面试话痨（二）C：JAVA String，别以为你穿个马甲我就不认识你了

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面试话痨系列是从技术广度的角度去回答面试官提的问题，适合萌新观看！

面试官，别再问我火箭怎么造了，我知道螺丝的四种拧法，你想听吗？

String相关的题目，是面试中经常考察的点，当面试中遇到了String相关的问题，我们可以这么聊：

一：String底层结构

从底层结构上来说，jdk1.8的String，底层是char[]。我在工作中几乎很少用到char[]，因为List太好用了，我宁愿用List<Character>也不想用char[]，因为以前学C时体会过用char[]的痛苦，长度必须事先设定好，也没有丰富的API去处理数据。所以刚开始用java时，觉得String这个类简直太好用了（直视面试官的眼睛，露出有点不好意思的笑）。后来才知道，原来是源码在替我们负重前行。

比如我们都知道String的拼接，大部分情况下都是新建一个空间（这里可以用稍微缓慢不确定的语气说这句话，稍有心的面试官就会问你什么情况下不会新建空间，你就可以回答：1.连续相加时jdk会自动优化成一次空间的新建，2.两个字符串常量相加的值如果是已经存在的字符串常量，那么会直接指向这个已存在的字符常量），新建的原因就是因为底层是一个char[]，无法直接扩容。而新建空间的花费很多，所以对于有多次拼接需求的情况，我会酌情选择StringBuffer和StringBuilder，主要是看是否存在多线程的情况，存在的话就用StringBuffer(线程安全的方式，涉及的知识点很多，可以专门写一章，先留个传送门：面试话痨（三）我会锁的四种配法，您配吗？)。

另外，我有次看jdk11里面String的底层已经变成了byte[]，顺手查了一下，说是用byte[]存的话，可以减少大概一半的内存占用，再具体的怎么实现怎么优化的没太仔细了解。（对于自己不太懂的知识，介绍完自己懂得部分以后，一定要接一句：再往下自己就不清楚了之类的话。这样面试官就不会再接着问你这个问题）。

题外话：字符之间可以直接使用‘+’和‘-’运算符，实际计算的是字符对应的ASCII码的位置的加减，如 ‘1’ - ‘0’ = （int）1，用这个方法可以快速的完成char到int的强转，很多String类的题目都需要用到这个方法。

二：final修饰符

因为char[]本身就是一个不能扩容的数组，所以用不可变的常量去修饰字符串就很适合。另外，final的特性也能为String带来很多的好处：

1. 安全方面来说，密码、个人信息等基本都是以String为载体来进行存储的，final修饰的String类不可以被继承，创建的对象也不可以被改变，可以保证关键数据的安全性。

2. 性能方面来说，final修饰后，String就被放入了常量池，常量池中有专门的字符串常量池，JVM可以将多个一样的String指向同一个地址，其中有任意一个String改变时，因为final的特性都会去重新建一个地址（或者指向另外一个值恰好相同的地址），不会影响原来的值；另外，String的不可变性让它的hashcode是固定的，可以被缓存的，用来做Map的key运算更快捷；还有，final修饰后，也不会存在多线程安全的问题。

（本来想接着说一下常量的，但是一想到常量，脑子里就蹦出了方法区，堆，栈，JDK版本更替、GC方式，类加载，JVM内存模型，Java内存模型，可见性，volatile，自旋锁，太多了。先留个坑吧。面试话痨（四）常量在哪里呀，常量在哪里）。

与final长得像的，还有finally和finalize。finally就是跟在try或者catch后面的一个关键字，以前我们学的是，try之后必定会执行finally，但其实这个是有前提的，就是程序不崩溃或者不被强制结束，try中加一句 System.exit(0); ，finally就不会被执行。

至于finalize，这个方法几乎没人用了，它是Object类中就自带的方法，学名析构函数，听说是在java刚出生时，为了迎合C编程人员的习惯添加的方法。在对象快要被回收时调用且只会被调用一次。如果finalize中的代码将另外一个指针指向了该对象，那么JVM就会放弃该对象的回收。等到下一次该对象又不可达了，JVM就会直接回收，不会再调用finalize方法。因此方法存在不确定性，很少被使用。

三：equals

在Obejct中，equals和==是一样的，都是直接比较数据的存放地址是否一致，而在String中，equals方法被重写成三个步骤的判断。

HashMap中的equals大致也是使用了这三个步骤的判断：地址是否相等 --> size是否相等 --> 每一个key是否有equals的key，对应的value是否equals。

不同的类对于equals的实现方式不一样，但他们都遵循若hashcode不相等，则equals也不相等的原则。这样做的目的主要是为了让Hash类集合插入值时的重复判定更合理：

试想一下，假设两个身份证对象的hashcode不相等，equals却相等，那么两个相同身份证信息就会被放入HashSet中了！这会对我们的编码造成很大的困扰，所以对于需要被用于Hash的key值的对象（HashSet的值插入相当于是将值放入了key中，再插入了一个固定value值的HashMap），我们需要满足若hashcode不相等，则equals也不相等的原则。

HashSet中的元素重复判定，优先判定hashcode的原因是：hashcode通过与HashSet的大小取余以后，可以快速的定位到可能相等的元素的位置，这时再对该位置上存在的元素的进行equals就行，只要hash分布的足够均匀，该操作的时间复杂度就接近于O(1)，而若去掉hashcode寻址，直接使用equals对n个数进行对比的话，时间复杂度就是O(n)。

说到这里还可以提一个经常被问到的问题，HashMap的查询时间复杂度是多少？

如我上面的分析一样，时间复杂度是接近于O(1)的，当然也会有O(n)的情况。比如新建了一个类，hashcode值全部返回1，这样所有的值都会接到一个链表上，数组+链表的结构就退化成纯链表，时间复杂度就变成了O(n)。jdk1.8以后，链表长度超过8，并且数组长度大于64时，链表会变成红黑树，红黑树的遍历时间复杂度为O(log(n))。（红黑树、B树、索引、数据库、图、广度搜索、深度搜索相关的数据结构及算法后面再说。面试话痨（N）还没有头绪不知道什么时间写）。

最后，送大家一道我特别喜欢的面试题。

请将一段字符串转换成整数，不要使用parseInt。

public int MyParseInt(String str) throws Exception{
/*
1.数据校验
（不管面试过程中遇到什么题，都可以先优雅的写下
//1.数据校验
然后胸有成竹的写一些有的没的校验，写的过程中再想后面应该怎么写。
写注释+周全的校验是写代码的基本素养）
*/
String errMsg = check(str);
if (errMsg != null) {
throw new Exception(errMsg);
}
char[] c = str.toCharArray();
int result = 0;
for (int i = 0; i < c.length; i++) {
result = result * 10 + (c[i] - '0');
}
return result;
} /**
*
* @param str 待校验的数据
* @return 错误信息，没有错误时返回null
*/
private String check(String str) {
if (str == null) {
return "输入不能为空！";
}
/*
很少有人能一遍写出不用调试没有bug的代码，更别说在面试那么紧张的气氛中了
所以，在写完能够基本实现题目要求的代码以后，最好能想下代码中不足的地方，然后坦诚的告诉面试官：
这个代码还有需要改进的地方，比如可以添加对负号、正号、小数点的支持，比如没有校验int的阀值，
如果是工作中遇到，我肯定能解决这些问题。
*/
if (str.replaceAll("[0-9]","").length() > 0){
return "包含非法字符";
}
return null;
}