Java 中与字符串相关的面试问题全解析
简介
在 Java 开发的面试中，字符串相关的问题总是频繁出现。字符串作为 Java 编程中极为基础且常用的数据类型，对其深入理解和熟练掌握是十分必要的。本文将围绕 Java 中与字符串相关的面试问题展开，涵盖基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践等方面，帮助读者全面攻克这一面试重点领域。
目录
- 基础概念
- 字符串在 Java 中的实现
- 不可变特性
- 使用方法
- 创建字符串
- 字符串连接
- 字符串查找与替换
- 字符串截取
- 常见实践
- 字符串比较
- 字符串遍历
- 处理空字符串与空指针
- 最佳实践
- 字符串性能优化
- 安全处理字符串
- 小结
- 参考资料
基础概念
字符串在 Java 中的实现
在 Java 中，字符串由 java.lang.String 类来表示。它是一个引用类型，而不是基本数据类型。字符串的值存储在字符数组中，并且 String 类提供了许多方法来操作这些字符序列。
不可变特性
String 类具有不可变特性，一旦创建，其值不能被修改。当对字符串进行修改操作时，实际上是创建了一个新的字符串对象。例如：
String str = "Hello";
str = str + " World";
在上述代码中，最初 str 指向值为 "Hello" 的字符串对象。执行 str = str + " World" 时，会创建一个新的字符串对象，值为 "Hello World"，然后 str 指向这个新对象，而原来的 "Hello" 对象在没有其他引用指向它时，会被垃圾回收机制回收。
使用方法
创建字符串
Java 中有两种常见的创建字符串的方式： 1. 使用字符串字面量：
String str1 = "Hello";
这种方式创建的字符串会存储在字符串常量池中，如果常量池中已经存在相同值的字符串，则直接返回引用，不会创建新对象。
- 使用
new关键字：
String str2 = new String("Hello");
使用 new 关键字会在堆内存中创建一个新的 String 对象，即使常量池中已经存在相同值的字符串。
字符串连接
可以使用 + 运算符或 StringBuilder/StringBuffer 类来连接字符串。
1. 使用 + 运算符：
String str3 = "Java";
String str4 = " is great";
String result1 = str3 + str4;
这种方式简单直观，但在循环中频繁使用会产生大量临时字符串对象，影响性能。
- 使用
StringBuilder/StringBuffer类：
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Java");
sb.append(" is great");
String result2 = sb.toString();
StringBuilder 和 StringBuffer 类都是可变对象，适合在需要频繁修改字符串的场景下使用。StringBuffer 是线程安全的，而 StringBuilder 非线程安全，但性能略高。
字符串查找与替换
- 查找字符串：
String text = "Java is a programming language";
int index = text.indexOf("programming");
if (index != -1) {
System.out.println("Substring found at index: " + index);
}
indexOf 方法用于查找字符串中首次出现指定子字符串的位置，返回 -1 表示未找到。
- 替换字符串：
String newText = text.replace("programming", "awesome");
System.out.println(newText);
replace 方法用于将字符串中所有出现的指定子字符串替换为新的子字符串。
字符串截取
String original = "Hello World";
String subString1 = original.substring(0, 5); // 截取从索引 0 到 4 的子字符串
String subString2 = original.substring(6); // 截取从索引 6 到末尾的子字符串
System.out.println(subString1);
System.out.println(subString2);
substring 方法用于截取字符串的一部分，第一个参数是起始索引（包含），第二个参数是结束索引（不包含）。如果只提供一个参数，则从该索引截取到字符串末尾。
常见实践
字符串比较
- 使用
equals方法：
String str5 = "Hello";
String str6 = new String("Hello");
boolean isEqual = str5.equals(str6);
System.out.println("Strings are equal: " + isEqual);
equals 方法用于比较两个字符串的内容是否相等，它会忽略字符串的引用地址。
- 使用
compareTo方法：
String str7 = "Apple";
String str8 = "Banana";
int comparison = str7.compareTo(str8);
if (comparison < 0) {
System.out.println(str7 + " comes before " + str8);
} else if (comparison > 0) {
System.out.println(str7 + " comes after " + str8);
} else {
System.out.println(str7 + " and " + str8 + " are equal");
}
compareTo 方法用于按字典顺序比较两个字符串，返回值小于 0 表示第一个字符串在字典序上小于第二个字符串，大于 0 表示大于，等于 0 表示相等。
字符串遍历
- 使用
for循环：
String str9 = "Java";
for (int i = 0; i < str9.length(); i++) {
char ch = str9.charAt(i);
System.out.println(ch);
}
通过 length 方法获取字符串长度，使用 charAt 方法按索引获取每个字符。
- 使用
for-each循环（Java 8+）：
String str10 = "Hello";
str10.chars().forEach(ch -> System.out.println((char) ch));
Java 8 引入了 chars 方法，将字符串转换为 IntStream，可以使用 forEach 方法遍历每个字符。
处理空字符串与空指针
String emptyStr = "";
String nullStr = null;
if (emptyStr.isEmpty()) {
System.out.println("This is an empty string");
}
if (nullStr == null) {
System.out.println("This is a null string");
}
isEmpty 方法用于判断字符串是否为空（长度为 0），而判断字符串是否为 null 则使用 == null。在处理字符串之前，务必进行空指针检查，以避免 NullPointerException。
最佳实践
字符串性能优化
- 在循环中避免使用
+运算符连接字符串，优先使用StringBuilder或StringBuffer。 - 尽量复用字符串对象，避免不必要的字符串创建。例如，将常量字符串定义为类的静态成员变量。
安全处理字符串
- 在处理用户输入的字符串时，要注意防止 SQL 注入、XSS 攻击等安全问题。例如，使用参数化查询来处理数据库操作。
- 对敏感信息（如密码）进行加密存储，避免直接存储明文。
小结
本文全面探讨了 Java 中与字符串相关的面试问题，涵盖了基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。深入理解字符串的不可变特性、掌握各种操作方法，并遵循最佳实践原则，将有助于在面试中出色应对字符串相关问题，同时在实际开发中编写出高效、安全的代码。
参考资料
- Oracle Java Documentation - String Class
- 《Effective Java》by Joshua Bloch
希望通过这篇博客，读者能对 Java 字符串有更深入的理解，并在面试和实际开发中运用自如。