字符串操作

// JDK 8 源码
public final class String {
    private final char[] value;
    // ...
}

// JDK 9+ 源码
public final class String {
    private final byte[] value;
    private final byte coder;  // 编码标识
    // ...
}

// 不可变性示例
String str = "Hello";
str = str + " World";  // 创建了一个新的字符串对象

// 内存中实际存在：
// 1. "Hello" 字符串（可能在常量池）
// 2. " World" 字符串（可能在常量池）
// 3. "Hello World" 字符串（新创建）

System.out.println(str);  // 输出: Hello World

String s1 = "Hello";
String s2 = new String("Hello");
String s3 = s2.intern();

// 内存布局：
// ┌─────────────────┐
// │  字符串常量池    │  "Hello" ← s1, s3
// └─────────────────┘
// ┌─────────────────┐
// │      堆内存      │  String对象 ← s2
// └─────────────────┘

System.out.println(s1 == s2);  // false
System.out.println(s1 == s3);  // true
System.out.println(s2 == s3);  // false

String str = "Hello";

String str = new String("Hello");

String str = "Hello";
str = str + " World";  // 创建新对象

// 编译器优化：少量拼接会被优化
String result = "Hello" + " " + "World";  // 编译后直接是 "Hello World"

// 基本使用
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result = sb.toString();  // "Hello World"

// 链式调用
StringBuilder sb2 = new StringBuilder();
sb2.append("Hello").append(" ").append("World");

// 其他操作
StringBuilder sb3 = new StringBuilder("Hello World");
sb3.insert(5, " Java");      // "Hello Java World"
sb3.delete(5, 10);            // "Hello World"
sb3.reverse();                // "dlroW olleH"

// 使用方式与 StringBuilder 相同
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("Hello");
sb.append(" World");
String result = sb.toString();  // "Hello World"

public native String intern();

// 示例：从数据库读取大量重复的状态值
public class StatusProcessor {
    public void process(List<String> statuses) {
        for (String status : statuses) {
            // 使用 intern() 复用字符串对象
            String interned = status.intern();
            
            if ("ACTIVE".equals(interned)) {
                // 处理 ACTIVE 状态
            } else if ("INACTIVE".equals(interned)) {
                // 处理 INACTIVE 状态
            }
        }
    }
}

// 示例：读取大量数据,其中某些字段值重复
public class DataReader {
    public List<Data> readData(Connection conn) throws SQLException {
        List<Data> list = new ArrayList<>();
        String sql = "SELECT id, status, country FROM users";
        
        try (Statement stmt = conn.createStatement();
             ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql)) {
            
            while (rs.next()) {
                Data data = new Data();
                data.setId(rs.getLong("id"));
                // 使用 intern() 复用重复的状态值
                data.setStatus(rs.getString("status").intern());
                // 使用 intern() 复用重复的国家代码
                data.setCountry(rs.getString("country").intern());
                
                list.add(data);
            }
        }
        return list;
    }
}

// 不推荐：所有字符串都 intern()
String str = someString.intern();  // 可能导致常量池过大

// 推荐：仅对重复率高的字符串使用
if (isFrequentlyUsed(someString)) {
    str = someString.intern();
}

String str = "Hello World";
System.out.println(str.length());  // 输出: 11

// 注意：length() 返回的是字符数,不是字节数
String chinese = "你好世界";
System.out.println(chinese.length());  // 输出: 4（字符数）

String str = "Hello";
System.out.println(str.charAt(0));  // 输出: H
System.out.println(str.charAt(4));  // 输出: o

// 注意：索引从 0 开始,范围 [0, length()-1]
// 超出范围会抛出 StringIndexOutOfBoundsException

String str = "Hello";
char[] chars = str.toCharArray();
for (char c : chars) {
    System.out.print(c + " ");  // H e l l o
}

String str = "Hello World, Hello Java";

// indexOf(): 查找字符或子串第一次出现的位置
System.out.println(str.indexOf('o'));         // 4
System.out.println(str.indexOf("Hello"));     // 0
System.out.println(str.indexOf('o', 5));      // 7（从索引5开始查找）
System.out.println(str.indexOf("Python"));    // -1（未找到）

// lastIndexOf(): 查找最后一次出现的位置
System.out.println(str.lastIndexOf('o'));     // 13
System.out.println(str.lastIndexOf("Hello")); // 13

// contains(): 判断是否包含子串
System.out.println(str.contains("World"));    // true
System.out.println(str.contains("Python"));   // false

// startsWith() 和 endsWith()
System.out.println(str.startsWith("Hello"));  // true
System.out.println(str.endsWith("Java"));     // true
System.out.println(str.startsWith("World", 6));  // true（从索引6开始）

String str = "Hello World, Hello Java";

// replace(char oldChar, char newChar): 替换所有字符
System.out.println(str.replace('o', '0'));  // "Hell0 W0rld, Hell0 Java"

// replace(CharSequence target, CharSequence replacement): 替换所有子串
System.out.println(str.replace("Hello", "Hi"));  // "Hi World, Hi Java"

// replaceFirst(String regex, String replacement): 替换第一个匹配
System.out.println(str.replaceFirst("Hello", "Hi"));  // "Hi World, Hello Java"

// replaceAll(String regex, String replacement): 替换所有匹配（支持正则）
String text = "abc123def456";
System.out.println(text.replaceAll("\\d+", ""));  // "abcdef"（移除所有数字）
System.out.println(text.replaceFirst("\\d+", ""));  // "abcdef456"

// 字符串转基本类型
String intStr = "123";
int num = Integer.parseInt(intStr);           // 123
Integer numObj = Integer.valueOf(intStr);     // 123（返回 Integer 对象）

String doubleStr = "123.45";
double d = Double.parseDouble(doubleStr);     // 123.45

String boolStr = "true";
boolean b = Boolean.parseBoolean(boolStr);    // true

// 基本类型转字符串
int num2 = 456;
String str1 = String.valueOf(num2);           // "456"
String str2 = Integer.toString(num2);         // "456"
String str3 = num2 + "";                      // "456"（不推荐）

// 其他类型
double d2 = 78.9;
String str4 = String.valueOf(d2);             // "78.9"
String str5 = Double.toString(d2);            // "78.9"

boolean b2 = false;
String str6 = String.valueOf(b2);             // "false"
String str7 = Boolean.toString(b2);           // "false"

String str = "Hello World";

// repeat(): 重复字符串（Java 11+）
String repeated = "Hello".repeat(3);  // "HelloHelloHello"

// lines(): 按行分割（Java 11+）
String multiLine = "Line1\nLine2\nLine3";
multiLine.lines().forEach(System.out::println);

// indent(): 缩进（Java 12+）
String indented = "Hello\nWorld".indent(4);
// "    Hello\n    World\n"

// transform(): 转换（Java 12+）
String transformed = "hello".transform(s -> s.toUpperCase());  // "HELLO"

// stripIndent(): 去除缩进（Java 13+，文本块相关）
// translateEscapes(): 转义字符处理（Java 13+）

// 传统写法：手工转义，可读性差
String json = "{\"name\":\"Java\",\"version\":21}";

// 文本块写法：保留原始格式
String json = """
    {
      "name": "Java",
      "version": 21
    }
    """;

String sql = """
    SELECT id, name
    FROM users
    WHERE age > %d
      AND status = '%s'
    """.formatted(18, "ACTIVE");

// matches(): 判断是否匹配整个正则表达式
String email = "user@example.com";
boolean isEmail = email.matches("^[\\w.-]+@[\\w.-]+\\.[a-zA-Z]{2,}$");  // true

// split(): 根据正则表达式分割字符串
String text = "Hello   World\tJava\nPython";  // 多种空白字符
String[] words = text.split("\\s+");
// ["Hello", "World", "Java", "Python"]

// replaceFirst(): 替换第一个匹配
String str = "abc123def456";
String result = str.replaceFirst("\\d+", "XXX");  // "abcXXXdef456"

// replaceAll(): 替换所有匹配
String result2 = str.replaceAll("\\d+", "XXX");  // "abcXXXdefXXX"

// 编译期优化：直接合并为一个字符串
String str = "Hello" + " " + "World";
// 编译后：String str = "Hello World";

final String PREFIX = "Hello";
final String SUFFIX = "World";

// 编译期优化
String str = PREFIX + " " + SUFFIX;  // "Hello World"

// Java 会自动使用 StringBuilder 优化
String str = str1 + str2 + str3;

// 编译后等价于：
String str = new StringBuilder()
    .append(str1)
    .append(str2)
    .append(str3)
    .toString();

public class ConcatenationPerformance {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 100000;
        
        // 1. 使用 + 拼接（性能最差）
        long start1 = System.currentTimeMillis();
        String result1 = "";
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            result1 += i;
        }
        System.out.println("+: " + (System.currentTimeMillis() - start1) + "ms");
        
        // 2. 使用 StringBuilder（推荐）
        long start2 = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder sb = new StringBuilder(count * 5);  // 预分配容量
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb.append(i);
        }
        String result2 = sb.toString();
        System.out.println("StringBuilder: " + (System.currentTimeMillis() - start2) + "ms");
        
        // 3. 使用 String.concat()
        long start3 = System.currentTimeMillis();
        String result3 = "";
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            result3 = result3.concat(String.valueOf(i));
        }
        System.out.println("concat: " + (System.currentTimeMillis() - start3) + "ms");
        
        // 4. 使用 String.format()
        long start4 = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder sb4 = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            sb4.append(String.format("%d", i));
        }
        System.out.println("format: " + (System.currentTimeMillis() - start4) + "ms");
    }
}

// 典型输出（100000次拼接）：
// +: 5000ms+
// StringBuilder: 5ms
// concat: 1000ms+
// format: 200ms+

// Java 内部使用 UTF-16 编码
String str = "Hello 你好";

// JDK 8: char[] 存储 UTF-16 编码单元
// JDK 9+: byte[] 存储,根据内容选择 Latin-1 或 UTF-16

// 字符串转字节数组
String str = "Hello 你好";

// 1. 使用默认字符集（不推荐）
byte[] bytes1 = str.getBytes();  // 使用平台默认字符集

// 2. 指定字符集（推荐）
byte[] bytes2 = str.getBytes("UTF-8");
byte[] bytes3 = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);  // 推荐（无异常）

// 3. 其他编码
byte[] bytes4 = str.getBytes("GBK");
byte[] bytes5 = str.getBytes("ISO-8859-1");

// 字节数组转字符串
byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

// 1. 使用默认字符集（不推荐）
String str1 = new String(bytes);

// 2. 指定字符集（推荐）
String str2 = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
String str3 = new String(bytes, "UTF-8");

// 3. 其他编码
String str4 = new String(bytes, "GBK");

public class StringUtils {
    
    /**
     * 判断字符串是否为空
     */
    public static boolean isEmpty(String str) {
        return str == null || str.isEmpty();
    }
    
    /**
     * 判断字符串是否为空白
     */
    public static boolean isBlank(String str) {
        if (str == null || str.isEmpty()) {
            return true;
        }
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            if (!Character.isWhitespace(str.charAt(i))) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    
    /**
     * 首字母大写
     */
    public static String capitalize(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return str;
        }
        return str.substring(0, 1).toUpperCase() + str.substring(1);
    }
    
    /**
     * 首字母小写
     */
    public static String uncapitalize(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return str;
        }
        return str.substring(0, 1).toLowerCase() + str.substring(1);
    }
    
    /**
     * 驼峰转下划线
     */
    public static String camelToSnake(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return str;
        }
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        result.append(Character.toLowerCase(str.charAt(0)));
        for (int i = 1; i < str.length(); i++) {
            char c = str.charAt(i);
            if (Character.isUpperCase(c)) {
                result.append('_').append(Character.toLowerCase(c));
            } else {
                result.append(c);
            }
        }
        return result.toString();
    }
    
    /**
     * 下划线转驼峰
     */
    public static String snakeToCamel(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return str;
        }
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        boolean nextUpper = false;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char c = str.charAt(i);
            if (c == '_') {
                nextUpper = true;
            } else {
                if (nextUpper) {
                    result.append(Character.toUpperCase(c));
                    nextUpper = false;
                } else {
                    result.append(c);
                }
            }
        }
        return result.toString();
    }
    
    /**
     * 反转字符串
     */
    public static String reverse(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return str;
        }
        return new StringBuilder(str).reverse().toString();
    }
    
    /**
     * 判断字符串是否为数字
     */
    public static boolean isNumeric(String str) {
        if (isEmpty(str)) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            if (!Character.isDigit(str.charAt(i))) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    
    /**
     * 填充字符串到指定长度
     */
    public static String padLeft(String str, int length, char padChar) {
        if (str == null) {
            str = "";
        }
        if (str.length() >= length) {
            return str;
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < length - str.length(); i++) {
            sb.append(padChar);
        }
        sb.append(str);
        return sb.toString();
    }
    
    /**
     * 截断字符串
     */
    public static String truncate(String str, int maxLength) {
        if (isEmpty(str) || str.length() <= maxLength) {
            return str;
        }
        return str.substring(0, maxLength) + "...";
    }
}

public class SensitiveDataMasker {
    
    /**
     * 手机号脱敏：138****5678
     */
    public static String maskPhone(String phone) {
        if (phone == null || phone.length() < 7) {
            return phone;
        }
        return phone.substring(0, 3) + "****" + phone.substring(phone.length() - 4);
    }
    
    /**
     * 身份证号脱敏：370***********1234
     */
    public static String maskIdCard(String idCard) {
        if (idCard == null || idCard.length() < 8) {
            return idCard;
        }
        return idCard.substring(0, 3) + "***********" + idCard.substring(idCard.length() - 4);
    }
    
    /**
     * 银行卡号脱敏：6222 **** **** 1234
     */
    public static String maskBankCard(String cardNo) {
        if (cardNo == null || cardNo.length() < 8) {
            return cardNo;
        }
        return cardNo.substring(0, 4) + " **** **** " + cardNo.substring(cardNo.length() - 4);
    }
    
    /**
     * 邮箱脱敏：u***@example.com
     */
    public static String maskEmail(String email) {
        if (email == null || !email.contains("@")) {
            return email;
        }
        int atIndex = email.indexOf("@");
        if (atIndex <= 1) {
            return email;
        }
        return email.charAt(0) + "***" + email.substring(atIndex);
    }
    
    /**
     * 姓名脱敏：张**
     */
    public static String maskName(String name) {
        if (name == null || name.isEmpty()) {
            return name;
        }
        return name.charAt(0) + "**";
    }
    
    /**
     * 地址脱敏：北京市朝阳区***
     */
    public static String maskAddress(String address) {
        if (address == null || address.length() < 6) {
            return address;
        }
        return address.substring(0, 6) + "***";
    }
}

// 使用示例
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(SensitiveDataMasker.maskPhone("13812345678"));
        // 输出: 138****5678
        
        System.out.println(SensitiveDataMasker.maskIdCard("370123199001011234"));
        // 输出: 370***********1234
        
        System.out.println(SensitiveDataMasker.maskEmail("user@example.com"));
        // 输出: u***@example.com
    }
}

public class StringParser {
    
    /**
     * 解析键值对字符串
     * 示例："name=John&age=25&city=Beijing"
     */
    public static Map<String, String> parseKeyValue(String str, String pairSeparator, String kvSeparator) {
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        if (str == null || str.isEmpty()) {
            return result;
        }
        
        String[] pairs = str.split(pairSeparator);
        for (String pair : pairs) {
            String[] kv = pair.split(kvSeparator, 2);
            if (kv.length == 2) {
                result.put(kv[0].trim(), kv[1].trim());
            }
        }
        return result;
    }
    
    /**
     * 解析 CSV 行
     */
    public static List<String> parseCSVLine(String line) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        if (line == null || line.isEmpty()) {
            return result;
        }
        
        StringBuilder field = new StringBuilder();
        boolean inQuotes = false;
        
        for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
            char c = line.charAt(i);
            
            if (c == '"') {
                if (inQuotes && i + 1 < line.length() && line.charAt(i + 1) == '"') {
                    field.append('"');
                    i++;  // 跳过下一个引号
                } else {
                    inQuotes = !inQuotes;
                }
            } else if (c == ',' && !inQuotes) {
                result.add(field.toString());
                field.setLength(0);
            } else {
                field.append(c);
            }
        }
        result.add(field.toString());
        return result;
    }
    
    /**
     * 提取字符串中的所有数字
     */
    public static List<String> extractNumbers(String str) {
        List<String> numbers = new ArrayList<>();
        Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+(?:\\.\\d+)?");
        Matcher matcher = pattern.matcher(str);
        
        while (matcher.find()) {
            numbers.add(matcher.group());
        }
        return numbers;
    }
    
    /**
     * 提取 HTML 标签中的文本
     */
    public static String extractTextFromHtml(String html) {
        if (html == null) {
            return "";
        }
        // 移除 HTML 标签
        return html.replaceAll("<[^>]+>", "");
    }
    
    /**
     * 统计单词出现次数
     */
    public static Map<String, Integer> countWords(String text) {
        Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();
        if (text == null || text.isEmpty()) {
            return wordCount;
        }
        
        // 转小写,分割单词
        String[] words = text.toLowerCase().split("\\W+");
        for (String word : words) {
            if (!word.isEmpty()) {
                wordCount.put(word, wordCount.getOrDefault(word, 0) + 1);
            }
        }
        return wordCount;
    }
}

public class StringBuilders {
    
    /**
     * 构建 SQL IN 子句
     */
    public static String buildInClause(List<String> values) {
        if (values == null || values.isEmpty()) {
            return "()";
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder("(");
        for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
            if (i > 0) {
                sb.append(", ");
            }
            sb.append("'").append(values.get(i)).append("'");
        }
        sb.append(")");
        return sb.toString();
    }
    
    /**
     * 构建缩进字符串
     */
    public static String indent(String str, int spaces) {
        if (str == null) {
            return null;
        }
        String indentStr = " ".repeat(spaces);
        return Arrays.stream(str.split("\n"))
                .map(line -> indentStr + line)
                .collect(Collectors.joining("\n"));
    }
    
    /**
     * 构建表格字符串
     */
    public static String formatTable(List<String[]> rows) {
        if (rows == null || rows.isEmpty()) {
            return "";
        }
        
        // 计算每列最大宽度
        int[] widths = new int[rows.get(0).length];
        for (String[] row : rows) {
            for (int i = 0; i < row.length; i++) {
                widths[i] = Math.max(widths[i], row[i] != null ? row[i].length() : 0);
            }
        }
        
        // 构建表格
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (String[] row : rows) {
            for (int i = 0; i < row.length; i++) {
                String cell = row[i] != null ? row[i] : "";
                sb.append(String.format("%-" + widths[i] + "s", cell));
                if (i < row.length - 1) {
                    sb.append(" | ");
                }
            }
            sb.append("\n");
        }
        return sb.toString();
    }
    
    /**
     * 构建JSON字符串（简单版）
     */
    public static String toJson(Map<String, Object> map) {
        if (map == null || map.isEmpty()) {
            return "{}";
        }
        
        StringBuilder sb = new StringBuilder("{");
        boolean first = true;
        
        for (Map.Entry<String, Object> entry : map.entrySet()) {
            if (!first) {
                sb.append(", ");
            }
            first = false;
            
            sb.append("\"").append(entry.getKey()).append("\": ");
            
            Object value = entry.getValue();
            if (value == null) {
                sb.append("null");
            } else if (value instanceof String) {
                sb.append("\"").append(value).append("\"");
            } else {
                sb.append(value);
            }
        }
        
        sb.append("}");
        return sb.toString();
    }
}

// × 错误：使用 == 比较字符串内容
String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("Hello");
if (str1 == str2) {  // false,比较的是引用
    System.out.println("相等");
}

// √ 正确：使用 equals() 比较字符串内容
if (str1.equals(str2)) {  // true,比较内容
    System.out.println("相等");
}

// √ 更安全：常量在前,避免空指针
if ("Hello".equals(str1)) {  // 推荐
    System.out.println("相等");
}

// × 错误：循环中使用 + 拼接,性能极差
String result = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    result += i;  // 每次都创建新对象,O(n²) 时间复杂度
}

// √ 正确：使用 StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);  // O(n) 时间复杂度
}
String result = sb.toString();

// × 错误：所有字符串都 intern(),可能导致常量池过大
public void processData(List<String> data) {
    for (String item : data) {
        String interned = item.intern();  // 滥用!
        // ...
    }
}

// √ 正确：仅对大量重复的字符串使用 intern()
public void processData(List<String> data) {
    for (String item : data) {
        // 仅对有限的状态值使用 intern()
        if (isStatusValue(item)) {
            String interned = item.intern();
        }
    }
}

// × 错误：不指定字符编码,跨平台可能出错
byte[] bytes = str.getBytes();  // 使用平台默认字符集
String decoded = new String(bytes);

// √ 正确：显式指定字符编码
byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String decoded = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

// JDK 6 中,substring() 会共享原字符数组
// 如果原字符串很大,substring 后的小字符串会持有大数组引用

// × JDK 6 问题代码
String large = new String(new char[1000000]);  // 1MB 字符串
String small = large.substring(0, 10);  // 只需要 10 字符
// 但 small 仍持有 1MB 数组的引用!

// √ 解决方案：创建新字符串
String small = new String(large.substring(0, 10));

// JDK 7+ 已修复此问题,substring() 会创建新数组

// JDK 6: 字符串常量池在永久代,大小有限
// JDK 7+: 字符串常量池在堆中,更容易管理

// 在 JDK 6 中大量使用 intern() 可能导致 PermGen OOM
// 在 JDK 7+ 中会抛出 Java heap space OOM

// 编译器优化有限,仅适用于常量表达式

// √ 编译期优化
String str1 = "Hello" + " " + "World";  // 编译为 "Hello World"

// × 运行时无法优化
String str2 = getString() + " " + getString();  // 运行时拼接

// √ 循环外无法优化
String str3 = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    str3 += i;  // 必须使用 StringBuilder
}

// JDK 源码
public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

// 方法 1: 使用 StringBuilder
String reversed = new StringBuilder(str).reverse().toString();

// 方法 2: 手动反转
char[] chars = str.toCharArray();
for (int i = 0, j = chars.length - 1; i < j; i++, j--) {
    char temp = chars[i];
    chars[i] = chars[j];
    chars[j] = temp;
}
String reversed = new String(chars);