Java中的substring()函数如何实现字符串的截取（Substring）？

Java中的String类提供了许多有用的方法，其中很重要的一个是substring()函数。该函数可以截取一个字符串的一部分，并返回被截取部分的新字符串。在本文中，我们将详细介绍substring()函数的实现原理和用法。

substring()函数的语法如下所示：

public String substring(int beginIndex, int endIndex);

其中，beginIndex指定了子串开始的位置（包括该位置），endIndex指定了子串结束的位置（不包括该位置）。也就是说，被截取的子串包括beginIndex位置的字符，但不包括endIndex位置的字符。

例如，在以下代码中，字符串"Hello World!"将从第6到第11个字符截取：

String str = "Hello World!";
String subStr = str.substring(6, 11);

这将创建一个新的字符串"World"。

下面我们来看看substring()函数的实现过程。

实现过程

substring()函数是String类的一个方法，因此它可以通过一些操作String对象的方式来实现。下面介绍两种实现方式。

方式一：使用字符数组来实现

在Java中，字符串是被看作字符数组来处理的。因此，substring()函数可以通过从原始字符串中提取一部分来创建一个新的字符数组，然后利用该数组构建一个新的字符串来实现。

下面是一种可能的实现方式：

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    if (beginIndex > endIndex) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
    }
    return new String(value, beginIndex, endIndex - beginIndex);
}

在这个实现中，我们首先进行了一些边界检查。如果给定的beginIndex和endIndex超出了原始字符串的范围，则会抛出StringIndexOutOfBoundsException异常。接着，我们利用String的构造函数使用value字符数组的一部分创建了一个新的字符串对象，并将其返回。

方式二：使用StringBuilder或StringBuffer来实现

除了使用字符数组以外，substring()函数还可以通过在StringBuilder或StringBuffer中插入一部分字符串来实现。

下面是一种可能的实现方式：

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    if (beginIndex > endIndex) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
    }
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = beginIndex; i < endIndex; i++) {
        sb.append(value[i]);
    }
    return sb.toString();
}

在这个实现中，我们同样进行了边界检查。然后，我们通过循环从value字符数组中提取字符，将它们添加到StringBuilder对象中，并最后通过调用toString()方法将StringBuilder对象转换为一个新的字符串。

注意，我们使用了StringBuilder而不是String，因为StringBuilder允许我们对其进行修改，因此比String更适合在其中插入一部分字符串。

使用和限制

substring()函数在许多情况下都非常有用，例如，当我们需要从一个字符串中提取一部分进行处理或展示时。在一些情况下，我们可能需要多次使用substring()函数来获取不同的子串并进行操作。

需要注意的是，substring()函数返回的新字符串与原始字符串并不是同一个对象，因此如果我们需要比较其内容，应该使用equals()方法而不是==运算符。此外，如果我们没有使用截取后的字符串，应该将其设为null以便Java虚拟机将其垃圾回收。

此外，我们还需要注意substring()函数是按照Unicode码点来截取字符串的，而不是按照字节。因此，如果字符串中包含多字节字符，那么字节数和码点数可能不相等。

总结

substring()函数是Java中非常有用的一个字符串处理方法。它可以截取一个字符串的一部分，并返回新的字符串。在本文中，我们介绍了substring()函数的两种实现方式，并讨论了其使用和限制。掌握substring()函数的使用方法可以帮助我们更有效地处理和操作字符串。