字串

由字元組成的文字符號稱為字串，例如 "Hello" 字串是由 'H'、'e'、'l'、'l'、'o' 五個字元組成。

字串基礎

字串是 java.lang.String 實例，用來包裹字元陣列，可以用 "" 包括一串字元來建立字串：

var name = "justin";                       // 建立 String 實例
System.out.println(name);                  // 顯示 justin
System.out.println(name.length());         // 顯示長度為 6
System.out.println(name.charAt(0));        // 顯示第一個字元 j
System.out.println(name.toUpperCase());    // 顯示 JUSTIN

字串是物件，自然也擁有一些可操作的方法，像是可以使用 length 取得字串長度，使用 charAt 指定取得某個字元，索引從 0 開始，使用 toUpperCase 將原本小寫的字串內容轉為大寫的字串內容。

如果已經有一個 char[] 陣列，也可以使用 new 來建構 String 實例。例如：

char[] cs = {'j', 'u', 's', 't', 'i', 'n'};
var name = new String(cs);

如果必要，也可以使用 String 的 toCharArray 方法，將字串以 char[] 陣列傳回：

var cs2 = name.toCharArray();

可以使用 + 運算來串接字串。例如：

var name = "Justin";
System.out.println("你的名字是：" + name);

如果要將輸字串轉換為整數、浮點數等基本型態，可以使用以下類別提供的剖析方法：

Byte.parseByte(number)：將 number 剖析為 byte
Short.parseShort(number)：將 number 剖析為 short
Integer.parseInt(number)：將 number 剖析為 int
Long.parseLong(number)：將 number 剖析為 long
Float.parseFloat(number)：將 number 剖析為 float
Double.parseDouble(number)：將 number 剖析為 double

以上假設 number 參考至 String 實例，而該字串實際上是代表數字，例如 "123"、"3.14"。如果無法剖析傳入的 String 實例，則會拋出 NumberFormatException 的錯誤。

下面這個範例可以讓使用者輸入整數，輸入0後會計算所有整數總合並顯示：

package cc.openhome;

import java.util.Scanner;

public class Sum {
    public static void main(String[] args) {
        var scanner = new Scanner(System.in);
        var sum = 0;
        var number = 0;
        do {
            System.out.print("輸入數字：");
            number = Long.parseLong(scanner.nextLine());
            sum += number;
        } while(number != 0);
        System.out.println("總合：" + sum);
    }
}

一個執行結果如下：

輸入數字：10
輸入數字：20
輸入數字：30
輸入數字：0
總合：60

可以來看看程式進入點 main 中的 String[] args 了，在啟動 JVM 並指定執行類別時，可以一併指定命令列引數（Command line arguments）。例如：

> java cc.openhome.Average 1 2 3 4

上面這個指令代表啟動 JVM 並執行 cc.openhome.Average 類別，而 Average 類別會接受 1、2、3、4 四個引數，這四個引數會收集為 String 陣列，由 main 的 args 參考。

底下這個範例可讓使用者命令列引數提供整數，計算出所有整數平均：

package cc.openhome;

public class Average {
    public static void main(String[] args) {
        var sum = 0;
        for(var arg : args) {
            sum += Long.parseLong(arg);
        }
        System.out.println("平均：" + (float) sum / args.length);
    }
}

字串特性

Java 的字串有一些必須注意的特性，來看個程式片段，你覺得以下會顯示 true 或 false？

char[] name = {'J', 'u', 's', 't', 'i', 'n'};
var name1 = new String(name);
var name2 = new String(name);
System.out.println(name1 == name2);

因為 name1 與 name2 分別參考至建構出來的 String 物件，結果會顯示 false，那麼底下這個程式碼呢？

var name1 = "Justin";
var name2 = "Justin";
System.out.println(name1 == name2);

答案會是 true！這代表了 name1 與 name2 是參考到同一物件！

為了效率考量，以 "" 包括的字串，只要內容相同（序列、大小寫相同），無論在程式碼中出現幾次，JVM 都只會建立一個 String 實例，並在字串池（String pool）中維護，既然用 "Justin" 寫死了字串內容，基於節省記憶體考量，自然就不用為這些字串常量分別建立 String 實例。

如果想比較物件實質內容是否相同，不要使用 ==，要使用 equals。同樣地，如果想比較字串實際字元內容是否相同，不要使用 ==，要使用 equals。以下程式片段執行結果都是顯示 true：

var name1 = "Justin";
var name2 = "Justin";
var name3 = new String("Justin");
var name4 = new String("Justin");
System.out.println(name1.equals(name2));
System.out.println(name1.equals(name3));
System.out.println(name3.equals(name4));

字串物件一旦建立，就無法更動物件中任何內容，物件上沒有任何方法可以更動字串內容。那麼使用 + 串接字串是怎麼達到的？例如：

var name1 = "Java";
var name2 = name1 + "World";
System.out.println(name2);

上面這個程式片段會顯示 JavaWorld，由於無法更動字串物件內容，不是在 name1 參考的字串物件後附加 World 內容，而是建立新的 String 實例來包含 Java 與 World。

這並不是告訴你，不要使用 + 串接字串，畢竟 + 串接字串很方便，這只是在告訴你，不要將 + 用在重複性的串接場合，像是迴圈中或遞迴時使用 + 串接字串，這會因為頻繁產生新物件，造成效能上的負擔。

舉個例子來說，如果使用程式顯示 1+2+…+100 結果，你會怎麼寫呢？

這是個很有趣的題目，以下列出幾個我看過的寫法。首先有人這麼寫：

for(var i = 1; i < 101; i++) {
    System.out.print(i);
    if(i != 100) {
        System.out.print('+');
    }
}

這可以達到題目要求，不過有沒有效能上可以改進的空間？其實可以改成這樣：

for(var i = 1; i < 100; i++) {
    System.out.printf("%d+", i);
}
System.out.println(100);

程式變簡潔了，而且可以少一個 if 判斷，不過就這個小程式而言，少個 if 判斷是節省不了多少時間，事實上，你可以減少輸出次數，因為在 for 迴圈中呼叫了 99 次 System.out.printf，相較於記憶體中的運算，標準輸出速度是慢得多了，有的人知道可以使用 + 串接字串，所以會這麼寫：

var text = "";
for(var i = 1; i < 100; i++) {
    text = text + i + '+';
}
System.out.println(text + 100);

這個程式片段中，在 for 迴圈中沒有進行輸出，這確實改善了不少效能，不過使用 + 串接會產生新字串物件，這個程式片段 for 迴圈中有頻繁產生新物件的問題，可以改用 StringBuilder來改善：

package cc.openhome;

public class OneTo100 {
    public static void main(String[] args) {
        var builder = new StringBuilder();
        for(var i = 1; i < 100; i++) {
            builder.append(i).append('+');
        }
        System.out.println(builder.append(100).toString());
    }
}

StringBulder 每次 append 呼叫過後，都會傳回原有的 StringBuilder 物件，方便進行下次的操作。這個程式片段只產生了一個 StringBuilder 物件，只進行一次輸出，效能上對比最初看到的程式片段好得多。

文字區塊

字串串接還有個常見的應用場合，也就是設計樣版，例如設計一個 HTML 樣版：

var title = "Java Tutorial";
var content = "    <b>Hello, World</b>";
		
var html = 
      "<!DOCTYPE html>\n" 
    + "<html lang=\"zh-tw\">\n"
    + "<head>\n"
    + "    <title>" + title + "</title>\n"
    + "</head>\n"
    + "<body>\n"
    +     content
    + "</body>\n"
    + "</html>\n";

這個程式碼是為了基於 title、content 變數的內容，來產生 HTML，如果將 html 輸出至標準輸出，會產生以下內容：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-tw">
<head>
    <title>Java Tutorial</title>
</head>
<body>
    <b>Hello, World</b></body>
</html>

顯然地，字串串接的程式碼片段很難閱讀，Java 15 新增了文字區塊（Text block）特性，對於有跨行、縮排之類的字串樣版需求非常方便，例如想輸出方才的結果，可以撰寫以下的程式：

package cc.openhome;

public class TextBlock {
    public static void main(String[] args) {
        var html = 
            """
            <!DOCTYPE html>
            <html lang="zh-tw">
            <head>
                <title>%s</title>
            </head>
            <body>
                %s
            </html>
            """;
        
    	 var title = "Java Tutorial";
    	 var content = "<b>Hello, World</b>";
    	
        System.out.println(html.formatted(title, content));
    }
}

文字區塊使用 """ 標示區塊開頭與結尾，可以在文字區塊中直接換行、縮排，不管作業系統本身的換行符號為何，文字區塊的換行都會使用 \n，縮排的起點以結尾的 """ 該行起點作為依據。

文字區塊會建立 String 實例，因此若文字區塊中有需要置換的部份，可以使用 formatted 方法，這是 Java 15 在 String 新增的實例方法，在 Java 15 之前，若要直接對字串進行格式化，可以透過 String.format 靜態方法，就上例來說，html.formatted(title, content) 撰寫為 String.format(html, title, content) 也可以達到目的，只不過就這個例子來說，使用 formatted 比較方便。

從範例中可以看到可讀性大為提昇，除了可以直接換行或縮排很方便，也少了 + 的干擾，由於文字區塊以三個 """ 包含文字，" 就不用特別寫成 \"，然而相對地，如果文字區塊中的文字會有 """，就必須寫為 \"""。

文字區塊各行尾端的空白預設會被忽略，如果真的想在各行尾端保留一些空白，可以使用 \s，例如：

var text = 
    """
    line 1    \s
    line 2    \s
    """;

在這個程式片段中，\s 前的空白會被保留，因此 text 參考的 String 實例，line 1 與 line 2 文字後面各自會有四個空白。

文字區塊中的書寫換行，預設都會使用 \n，然而有時候可能會書寫長段文字，若編輯器不支援或設定為不自動換行，這時文字會超出視覺範圍怎麼辦？這時可以加上 \，其後方的書寫換行就會被忽略。例如底下的程式碼片段，書寫上雖然有換行，然而 text 不會包含 \n：

String text = 
    """
    It's all a game of construction — some with a brush, \
    some with a shovel, some choose a pen and \
    some, including myself, choose code.
    """;