Java 中字符串操作：从基础到最佳实践
简介
在 Java 编程中，字符串操作是一项极为常见且重要的任务。无论是处理用户输入、解析文本数据，还是构建输出内容，都离不开对字符串的各种操作。本文将全面深入地探讨在 Java 中如何操作字符串，涵盖基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者掌握字符串操作这一关键技能。
目录
- 基础概念
- 字符串在 Java 中的表示
- 不可变字符串与可变字符串
- 使用方法
- 字符串创建
- 字符串连接
- 字符串查找与匹配
- 字符串提取与截取
- 字符串修改与替换
- 常见实践
- 文本解析
- 字符串格式化
- 字符串大小写转换
- 最佳实践
- 性能优化
- 安全性考量
- 小结
- 参考资料
基础概念
字符串在 Java 中的表示
在 Java 中，字符串由 java.lang.String 类来表示。字符串是一个字符序列，它被双引号（"）包围。例如：
String greeting = "Hello, World!";
String 类提供了许多方法来操作字符串，如获取长度、查找子字符串等。
不可变字符串与可变字符串
- 不可变字符串：
String类创建的字符串是不可变的。一旦创建，其值不能被修改。每次对String对象执行修改操作（如拼接、替换）时，实际上都会创建一个新的字符串对象。例如：
String s1 = "Hello";
String s2 = s1 + ", World";
System.out.println(s1); // 输出 Hello
System.out.println(s2); // 输出 Hello, World
这里 s1 的值并没有改变，而是创建了一个新的字符串 s2。
- 可变字符串：Java 提供了
StringBuilder和StringBuffer类来处理可变字符串。这两个类允许在不创建新对象的情况下修改字符串内容。StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的，但性能更好。例如：
StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(", World");
System.out.println(sb.toString()); // 输出 Hello, World
使用方法
字符串创建
- 直接赋值创建：
String str1 = "Java";
- 使用构造函数创建：
String str2 = new String("Python");
字符串连接
- 使用
+运算符：
String s1 = "Hello";
String s2 = "World";
String result1 = s1 + " " + s2;
System.out.println(result1); // 输出 Hello World
- 使用
concat方法：
String result2 = s1.concat(" ").concat(s2);
System.out.println(result2); // 输出 Hello World
- 使用
StringBuilder或StringBuffer：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(s1).append(" ").append(s2);
String result3 = sb.toString();
System.out.println(result3); // 输出 Hello World
字符串查找与匹配
- 查找子字符串位置：
String text = "This is a sample text";
int index = text.indexOf("sample");
System.out.println(index); // 输出 10
- 检查字符串是否以特定前缀或后缀开头/结尾：
boolean startsWith = text.startsWith("This");
boolean endsWith = text.endsWith("text");
System.out.println(startsWith); // 输出 true
System.out.println(endsWith); // 输出 true
- 正则表达式匹配：
String pattern = "\\d+";
boolean matches = "123".matches(pattern);
System.out.println(matches); // 输出 true
字符串提取与截取
- 截取子字符串：
String subString = text.substring(5, 10);
System.out.println(subString); // 输出 is a
字符串修改与替换
- 替换字符或子字符串：
String replacedText = text.replace("sample", "new");
System.out.println(replacedText); // 输出 This is a new text
- 去除字符串两端的空白字符：
String trimmedText = " Hello ".trim();
System.out.println(trimmedText); // 输出 Hello
常见实践
文本解析
从一段文本中提取关键信息是常见的需求。例如，解析 CSV 格式的文本：
String csvLine = "John,Doe,30";
String[] parts = csvLine.split(",");
for (String part : parts) {
System.out.println(part);
}
输出：
John
Doe
30
字符串格式化
使用 String.format 方法可以格式化字符串：
int age = 30;
String name = "Alice";
String message = String.format("My name is %s and I am %d years old.", name, age);
System.out.println(message); // 输出 My name is Alice and I am 30 years old.
字符串大小写转换
String original = "Hello World";
String upperCase = original.toUpperCase();
String lowerCase = original.toLowerCase();
System.out.println(upperCase); // 输出 HELLO WORLD
System.out.println(lowerCase); // 输出 hello world
最佳实践
性能优化
- 避免在循环中频繁创建
String对象：如果在循环中进行字符串拼接，应使用StringBuilder或StringBuffer。例如：
// 不推荐
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
result += i;
}
// 推荐
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sb.append(i);
}
String resultOptimal = sb.toString();
- 使用常量字符串：将频繁使用的字符串定义为常量，可提高性能和代码可读性。例如：
public static final String GREETING = "Hello";
安全性考量
- 防止 SQL 注入：在处理数据库查询时，避免直接将用户输入的字符串拼接到 SQL 语句中。应使用
PreparedStatement。例如：
// 不安全
String username = "admin'; DROP TABLE users; --";
String query = "SELECT * FROM users WHERE username = '" + username + "'";
// 安全
String sql = "SELECT * FROM users WHERE username =?";
PreparedStatement pstmt = connection.prepareStatement(sql);
pstmt.setString(1, username);
- 输入验证：对用户输入的字符串进行验证，确保其符合预期格式，防止恶意输入。可以使用正则表达式进行验证。
小结
本文全面介绍了在 Java 中操作字符串的相关知识，从基础概念到各种使用方法，再到常见实践和最佳实践。掌握这些内容，读者将能够在 Java 编程中高效、安全地处理字符串操作，无论是简单的文本处理还是复杂的应用开发场景。