2025年高頻string類面試題及答案String為什么設(shè)計(jì)成不可變類？底層如何保證不可變性？String被設(shè)計(jì)為不可變類主要基于以下原因：一是線程安全，多個(gè)線程同時(shí)訪問時(shí)無需額外同步；二是支持字符串常量池優(yōu)化，相同字面量僅存儲(chǔ)一次，節(jié)省內(nèi)存；三是緩存哈希值，String的hashCode()方法會(huì)緩存計(jì)算結(jié)果，不可變性保證了哈希值不會(huì)重復(fù)計(jì)算。底層實(shí)現(xiàn)上，JDK8及之前String內(nèi)部使用`finalchar[]value`存儲(chǔ)字符，JDK9起改為`finalbyte[]value`（配合`coder`字段標(biāo)識(shí)編碼，LATIN1或UTF16），數(shù)組被final修飾確保引用不可變，且String類自身被聲明為`final`禁止繼承，所有修改操作（如concat、substring）均返回新的String對(duì)象，而非修改原對(duì)象，從根本上保證了不可變性。String、StringBuilder、StringBuffer的核心區(qū)別是什么？各自適用場(chǎng)景？三者均用于處理字符串，但特性差異顯著：String是不可變類，所有修改操作提供新對(duì)象；StringBuilder是可變類，非線程安全，內(nèi)部通過`char[]`（或`byte[]`）擴(kuò)容實(shí)現(xiàn)高效拼接；StringBuffer同樣可變，但方法使用`synchronized`修飾，保證線程安全。適用場(chǎng)景：少量字符串操作選String；單線程下大量拼接選StringBuilder（性能最高）；多線程環(huán)境下的拼接操作選StringBuffer（需犧牲部分性能換取線程安全）。字符串拼接有哪些方式？性能差異如何？常見拼接方式包括：1.`+`運(yùn)算符：編譯時(shí)自動(dòng)優(yōu)化為StringBuilder（JDK5+），但循環(huán)中每次`+`會(huì)提供新的StringBuilder實(shí)例，導(dǎo)致額外開銷；2.`StringBuilder.append()`：手動(dòng)控制拼接，預(yù)分配容量時(shí)性能最優(yōu)（減少擴(kuò)容次數(shù)）；3.`String.concat()`：底層通過`Arrays.copyOf`復(fù)制字符數(shù)組，僅適合短字符串拼接（每次拼接提供新數(shù)組，長字符串效率低）；4.`String.format()`：支持格式化，但內(nèi)部通過`newStringBuilder`實(shí)現(xiàn)，性能低于直接使用StringBuilder；5.`Joiner`（Guava）或`String.join()`（JDK8+）：適合多元素按分隔符拼接（如集合轉(zhuǎn)字符串）。性能排序（從高到低）：StringBuilder（預(yù)分配容量）>String.concat（短字符串）>`+`（非循環(huán)場(chǎng)景）>String.format()>StringBuffer（多線程同步開銷）。`equals()`和`==`在比較字符串時(shí)的區(qū)別？`==`比較的是對(duì)象的內(nèi)存地址（引用是否相同），而`equals()`比較的是字符串內(nèi)容（String重寫了Object的equals方法）。例如：`Strings1="abc";Strings2="abc";``s1==s2`為true（指向常量池同一對(duì)象）；`Strings3=newString("abc");``s1==s3`為false（s3在堆中新建對(duì)象），但`s1.equals(s3)`為true（內(nèi)容相同）。需注意，若未重寫equals方法的類（如自定義類），`==`和`equals()`行為一致（均比較引用）。`intern()`方法的作用是什么？JDK6與JDK7+的實(shí)現(xiàn)有何差異？`intern()`的核心作用是將字符串對(duì)象放入字符串常量池，并返回池中的引用。JDK6中，常量池位于永久代（PermGen），調(diào)用`intern()`時(shí)若池不存在該字符串，會(huì)復(fù)制原字符串的字符到永久代并返回其引用；JDK7+常量池移至堆內(nèi)存，若池不存在該字符串，直接存儲(chǔ)原字符串的引用（而非復(fù)制字符），此時(shí)原字符串和池中的字符串共享同一字符數(shù)組。例如：`Strings=newString("123");ern();`JDK6中，池會(huì)新建"123"對(duì)象；JDK7+中，池直接引用堆中的s對(duì)象（若池原本無"123"）。這一變化減少了內(nèi)存復(fù)制，避免永久代內(nèi)存溢出問題。字符串常量池的存儲(chǔ)位置在JVM不同版本中如何變化？JDK6及之前，字符串常量池存儲(chǔ)于方法區(qū)的永久代（PermGen），受限于永久代大?。J(rèn)僅幾十MB），大量字符串字面量易導(dǎo)致`OutOfMemoryError:PermGenspace`；JDK7中，常量池從永久代遷移至堆內(nèi)存（Heap），與普通對(duì)象一樣受堆內(nèi)存管理；JDK8起，永久代被元空間（Metaspace）替代，但字符串常量池仍保留在堆中，元空間僅存儲(chǔ)類元信息等，此舉避免了永久代的內(nèi)存限制問題，提高了大字符串場(chǎng)景的穩(wěn)定性。`substring(intbeginIndex,intendIndex)`在JDK6和JDK7+中的實(shí)現(xiàn)差異？JDK6中，substring返回的新String與原String共享`char[]value`數(shù)組（通過`newString(offset+beginIndex,endIndexbeginIndex,value)`構(gòu)造），僅修改`offset`和`count`字段。這一設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏：若原字符串很大，僅需其中一小部分子串，原字符串的`value`數(shù)組仍會(huì)被子串引用無法回收。JDK7+中，substring會(huì)新建一個(gè)`char[]`數(shù)組，復(fù)制原數(shù)組中需要的字符（`Arrays.copyOfRange(value,beginIndex,endIndex)`），子串與原字符串不再共享底層數(shù)組，避免了內(nèi)存泄漏問題，但增加了復(fù)制開銷（對(duì)大字符串更友好）。如何判斷兩個(gè)字符串是否為旋轉(zhuǎn)字符串（如"abcd"和"cdab"）？旋轉(zhuǎn)字符串指將原字符串的前k個(gè)字符移到末尾形成的新字符串。判斷方法：若字符串s1和s2是旋轉(zhuǎn)關(guān)系，則s2一定是s1+s1的子串，且兩者長度相同。例如：`s1="abcd";s2="cdab";``s1+s1="abcdabcd"`，包含s2（"cdab"），且長度相等，故為旋轉(zhuǎn)字符串。代碼實(shí)現(xiàn)：```javapublicstaticbooleanisRotation(Strings1,Strings2){if(s1==null||s2==null||s1.length()!=s2.length())returnfalse;return(s1+s1).contains(s2);}```如何高效判斷字符串是否包含重復(fù)字符？方法一（通用）：使用HashSet存儲(chǔ)已出現(xiàn)的字符，遍歷字符串時(shí)檢查是否已存在，存在則返回true。時(shí)間復(fù)雜度O(n)，空間復(fù)雜度O(1)（字符集有限時(shí)，如ASCII最多256個(gè)字符）。方法二（位運(yùn)算，僅適用于小寫字母）：用int變量的每一位表示字符是否出現(xiàn)（a對(duì)應(yīng)第0位，b對(duì)應(yīng)第1位...），遍歷字符時(shí)計(jì)算`1<<(c'a')`，若與當(dāng)前掩碼有交集則重復(fù)。代碼示例：```javapublicstaticbooleanhasDuplicate(Strings){intmask=0;for(charc:s.toCharArray()){intbit=1<<(c'a');//假設(shè)僅小寫字母if((mask&bit)!=0)returntrue;mask|=bit;}returnfalse;}```如何實(shí)現(xiàn)字符串反轉(zhuǎn)？要求至少寫出三種方法。方法一（迭代交換）：將字符串轉(zhuǎn)為字符數(shù)組，首尾指針交換直至中間。```javapublicstaticStringreverse1(Strings){if(s==null)returnnull;char[]arr=s.toCharArray();inti=0,j=arr.length1;while(i<j){chartemp=arr[i];arr[i]=arr[j];arr[j]=temp;i++;j--;}returnnewString(arr);}```方法二（遞歸）：遞歸截取首尾字符，中間部分反轉(zhuǎn)后拼接。```javapublicstaticStringreverse2(Strings){if(s.length()<=1)returns;returns.charAt(s.length()-1)+reverse2(s.substring(0,s.length()-1));}```方法三（StringBuilder）：直接調(diào)用`reverse()`方法（最簡(jiǎn)潔）。```javapublicstaticStringreverse3(Strings){returnnewStringBuilder(s).reverse().toString();}```正則表達(dá)式在String中的常見應(yīng)用場(chǎng)景及注意事項(xiàng)？常見場(chǎng)景包括：1.`split(Stringregex)`：按正則分割字符串（如`"a,b;c".split("[,;]")`得到`["a","b","c"]`）；2.`replaceAll(Stringregex,Stringreplacement)`：替換所有匹配正則的子串（如`"12a34b".replaceAll("\\d","")`得到"ab"）；3.`matches(Stringregex)`：判斷字符串是否完全匹配正則（如`.matches("^1[3-9]\\d{9}$")`驗(yàn)證手機(jī)號(hào)）。注意事項(xiàng)：正則中的特殊字符（如`.^$+?()[{\|`）需轉(zhuǎn)義（加`\\`）；貪婪匹配（默認(rèn)）可能匹配最長子串，非貪婪匹配（`?`修飾）匹配最短（如`"aab".replaceAll("a.?b","x")`得到"x"）；大字符串匹配時(shí)需注意正則復(fù)雜度（如避免指數(shù)級(jí)匹配的正則模式）。String的`hashCode()`方法如何實(shí)現(xiàn)？設(shè)計(jì)時(shí)為何選擇31作為乘數(shù)？String的hashCode()計(jì)算公式為：`hash=s[0]31^(n-1)+s[1]31^(n-2)+...+s[n-1]`，其中s[i]是字符的ASCII值，n是字符串長度。選擇31的原因：一是31是質(zhì)數(shù)，減少哈希沖突（質(zhì)數(shù)的乘積更分散）；二是31可被JVM優(yōu)化為位運(yùn)算（`31i=(i<<5)i`），計(jì)算效率更高。例如，`"abc"`的hashCode計(jì)算為：`'a'312+'b'31+'c'=97961+9831+99=93217+3038+99=96354`。處理大字符串（如1GB）時(shí)，如何優(yōu)化內(nèi)存使用？優(yōu)化策略包括：1.避免不必要的字符串拼接：優(yōu)先使用`StringBuilder`并預(yù)分配足夠容量（`newStringBuilder(initialCapacity)`），減少擴(kuò)容次數(shù)；2.利用`substring`的JDK7+特性：避免JDK6中共享數(shù)組導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏；3.使用`intern()`共享字符串：若大量重復(fù)字符串，通過intern()將其存入常量池，減少重復(fù)存儲(chǔ)（需評(píng)估常量池內(nèi)存壓力）；4.流式處理：讀取大字符串時(shí)按塊讀?。ㄈ缡褂胉BufferedReader.readLine()`），避免一次性加載到內(nèi)存；5.避免使用`String.getBytes()`提供大字節(jié)數(shù)組：改用`InputStream`或`ByteBuffer`逐塊處理；6.使用`CharBuffer`（NIO）：直接操作堆外內(nèi)存，減少GC壓力。如何正確處理字符串中的轉(zhuǎn)義字符（如反斜杠、雙引號(hào)）？轉(zhuǎn)義字符需通過轉(zhuǎn)義符`\`處理，具體規(guī)則：反斜杠`\`需表示為`\\`（Java字符串中`\`是轉(zhuǎn)義符，需用`\\`表示一個(gè)實(shí)際反斜杠）；雙引號(hào)`"`在雙引號(hào)字符串中需表示為`\"`（如`Strings="他說:\"你好\"";`）；正則中的特殊字符（如`.`）需用`\\.`匹配字面量`.`；若需處理任意特殊字符，可使用`Pattern.quote(Strings)`方法，將字符串轉(zhuǎn)為正則字面量（如`Pattern.quote("a.b")`提供`\Qa.b\E`，匹配"a.b"本身）。示例：解析JSON字符串時(shí)，需將雙引號(hào)轉(zhuǎn)義為`\"`，反斜杠轉(zhuǎn)義為`\\`，否則會(huì)導(dǎo)致解析錯(cuò)誤。KMP算法的核心思想是什么？如何實(shí)現(xiàn)字符串匹配？KMP算法通過預(yù)處理模式串提供部分匹配表（next數(shù)組），避免主串指針回溯，將時(shí)間復(fù)雜度優(yōu)化到O(n+m)（n為主串長度，m為模式串長度）。next數(shù)組存儲(chǔ)的是模式串前綴和后綴的最長公共長度。實(shí)現(xiàn)步驟：1.構(gòu)建next數(shù)組：遍歷模式串，計(jì)算每個(gè)位置i的最長公共前后綴長度；2.匹配過程：主串指針i和模式串指針j同時(shí)移動(dòng)，若字符不匹配則j回退到next[j-1]，直到j(luò)=0或匹配；若j等于模式串長度，說明匹配成功。代碼示例（構(gòu)建next數(shù)組）：```javapublicstaticint[]buildNext(Stringpattern){intm=pattern.length();int[]next=newint[m];next[0]=0;for(inti=1,len=0;i<m;){if(pattern.charAt(i)==pattern.charAt(len)){next[i++]=++len;}elseif(len>0){len=next[len1];}else{next[i++]=0;}}returnnext;}```匹配邏輯：```javapublicstaticintkmp(Stringtext,Stringpattern){int[]next=buildNext(pattern);inti=0,j=0;while(i<text.length()){if(text.charAt(i)==pattern.charAt(j)){i++;j++;if(j==pattern.length())returnij;//返回匹配起始位置}elseif(j>0){j=next[j1];}else{i++;}}return-1;//未匹配}```String對(duì)象在堆和字符串常量池中的存儲(chǔ)關(guān)系是怎樣的？字符串字面量（如`Strings="abc";`）：編譯時(shí)存入常量池（JDK7+在堆中），運(yùn)行時(shí)若常量池已有該字符串，則s直接指向池中的對(duì)象；`newString("abc")`：在堆中創(chuàng)建新的String對(duì)象，同時(shí)檢查常量池是否有"abc"。若沒有，先在常量池創(chuàng)建"abc"對(duì)象（JDK6復(fù)制字符數(shù)組，JDK7+引用堆對(duì)象），然后堆中的String對(duì)象的`value`數(shù)組指向常量池的字符數(shù)組（JDK6）或直接存儲(chǔ)字符數(shù)組（JDK7+）；動(dòng)態(tài)提供的字符串（如`Strings="a"+"b";`）：編譯時(shí)優(yōu)化為`"ab"`，存入常量池；拼接變量（如`Stringa="a";Strings=a+"b";`）：編譯時(shí)提供StringBuilder，運(yùn)行時(shí)拼接后通過`toString()`提供新的String對(duì)象（在堆中，不一定進(jìn)入常量池，除非調(diào)用intern()）。為什么String常被用作HashMap的key？主要原因：1.不可變性：String的不可變性保證了hashCode()在對(duì)象創(chuàng)建后不會(huì)改變，避免HashMap中鍵的哈希值變化導(dǎo)致的索引錯(cuò)誤（若鍵可變，修改后可能無法找到原存儲(chǔ)位置）；2.高效的hashCode()和equals()：String重寫了這兩個(gè)方法，hashCode()基于字符內(nèi)容計(jì)算（緩存結(jié)果），equals()直接比較字符數(shù)組，保證了哈希表的查找效率；3.廣泛的使用場(chǎng)景：字符串是最常見的鍵類型（如配置項(xiàng)、標(biāo)識(shí)符等），設(shè)計(jì)為key符合實(shí)際需求。如何統(tǒng)計(jì)字符串中各字符的出現(xiàn)次數(shù)（區(qū)分大小寫和空格）？方法：使用HashMap<Character,Integer>遍歷字符串，統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符的出現(xiàn)次數(shù)。代碼示例：```javapublicstaticMap<Character,Integer>countChar(Strings){Map<Character,Integer>map=newHashMap<>();for(charc:s.toCharArray()){map.put(c,map.getOrDefault(c,0)+1);}returnmap;}```若需按順序輸出（如字母順序），可將鍵存入TreeSet后遍歷；若字符集有限（如ASCII），可用數(shù)組替代HashMap（更高效）：```javapublicstaticint[]countAscii(Strings){int[]count=newint[256];//ASCII共256個(gè)字符for(charc:s.toCharArray()){count[c]++;}returncount;}```處理超長字符串時(shí)，可能遇到哪些性能瓶頸？如何解決？瓶頸及解決方案：1.內(nèi)存占用過高：超長字符串一次性加載到內(nèi)存易導(dǎo)致OOM。解決：流式處理（按行/塊讀取）、使用`java.util.stream.Stream`逐元素處理；2.GC壓力大：大量臨時(shí)String對(duì)象被創(chuàng)建，觸發(fā)頻繁GC。解決：復(fù)用StringBuilder實(shí)例、避免不必要的對(duì)象創(chuàng)建（如循環(huán)中使用`newStringBuilder`