Java作为一种高级编程语言，在开发中，是不可或缺的。在Java语言中，java.lang.String类是一个重要的类，也是我们在编程中常常使用的一个类。它用于处理字符串，是Java语言中的一个核心类库，其原理和工作机制对于Java开发工程师来说至关重要。本文将介绍java.lang.String类的基本特性，同时深入了解这个类到底是如何工作的。

1. java.lang.String类的基本特性

Java语言是一种面向对象的语言，java.lang.String类是一个代表字符串的类。String类以Unicode编码格式存储字符序列，Java的String类型实际上是一个字符序列，它被Java虚拟机（JVM）视为一个对象。我们可以将一个字面量赋给一个String对象，也可以将String对象与另一个String对象连接起来，从而创建新的字符串。例如：

```java

String s = "hello"; // 创建一个String对象

String t = s + "world"; // 创建一个新的String对象，并用s和“world”进行连接，再赋值给t

```

String类在Java中有一些基本特性：

1. String对象是不可变的，即一旦创建了String对象，就无法更改其内容。对String对象的操作，实际上是对其副本的操作，而不是对原始对象的操作。例如：

```java

String s = "hello";

s = s + "world"; // 实际上是创建了一个新的String对象，并将其赋值给s

```

2. String对象是线程安全的，因为String对象是不可变的，所以多个线程可以同时访问同一个String对象，而不需要担心并发问题。

3. String对象可以通过字符串池进行共享。在Java虚拟机中，存在一个字符串池，保存了所有的String对象。当创建一个String对象时，会首先在字符串池中查找是否已经存在相同值的String对象，如果已经存在，则直接返回该对象的引用，否则会创建一个新的对象。

2. java.lang.String类的实现原理

在理解java.lang.String类的工作原理之前，我们需要了解内存中存储字符串变量的方式，以及Java程序如何访问内存。

在Java程序中，所有的对象都存储在堆内存中，而栈内存保存了对象的引用。当我们创建一个String对象时，Java虚拟机会在堆内存中为其分配空间，并且将其保存在字符串池中。当我们使用字符串字面量创建一个String对象时，Java虚拟机会首先在字符串池中查找是否存在相同值的String对象，如果已经存在，则返回其引用，否则在堆内存中创建一个新的String对象，并将其添加到字符串池中。

与其他基本数据类型不同，在Java语言中，字符串是一个对象，而不是一个基本类型。Java语言的字符类型是Unicode编码，一个字符占用两个字节（16位），而一个字符串，则是由多个字符组成的。在Java语言中，每个字符都对应于一个整数（一般是Unicode编码），多个字符则构成一个Unicode字符序列。

在字符串变量中，存储的是这个字符序列的首字符在内存中的地址。在Java中，String类的实现方式有两种：一种是使用字符数组实现，另一种是使用Java内部类StringBuffer或StringBuilder实现。

使用字符数组实现String类

这种实现方式是Java早期版本使用的方法，在Java 9之前的大部分版本中仍可使用。在这种方式下，每个字符串对象都有一个字符数组（用于存储字符序列）和一个整型变量（用于记录字符序列的长度）。这种方式的优点是它在字符串的操作上很高效，但是会导致大量内存的浪费，因为它会为每个字符串对象存储一份字符数组。

使用StringBuffer或StringBuilder实现String类

这种实现方式在Java 5中引入，旨在解决使用字符数组实现String类时的缺点。StringBuffer和StringBuilder都是Java内置的动态数组类，它们在内部使用一个字符数组实现，但是其长度是可以动态增长的（而不是事先确定的，如使用字符数组实现String类时）。这种实现方式通过重复利用内存，可以节省内存的使用，并且在对字符串进行频繁修改时提供较好的性能。

两者之间最大的区别在于，StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的。如果需要在多个线程中修改字符串，则应该使用StringBuffer，否则可以使用StringBuilder获得更好的性能。

3. 总结

java.lang.String类是Java语言中处理字符串的核心类，它以Unicode编码格式存储字符序列，并提供了丰富的字符串操作方法。在Java语言中，每个字符都对应于一个整数，多个字符构成一个Unicode字符序列。

String类在Java中有两种实现方式：一种是使用字符数组实现，另一种是使用Java内置的动态数组类StringBuffer或StringBuilder实现。使用StringBuffer或StringBuilder实现String类可以解决使用字符数组实现String类时浪费内存的缺点，并在频繁修改字符串时提供较好的性能。

在使用String类时，需要注意它是不可变的，一旦创建了String对象，就无法更改其内容。同时，String对象是线程安全的，可以通过字符串池实现共享。