Каковы особенности строк в Java и в чем они выражаются?

Неизменяемость (Immutability): Объекты класса String после создания не могут быть изменены. Любая операция, которая кажется модификацией строки (например, конкатенация), на самом деле создает новый объект String. Это обеспечивает потокобезопасность и позволяет использовать строки в качестве ключей в HashMap и HashSet.

Постоянный пул строк (String Pool): JVM поддерживает специальную область памяти — пул строк. При создании строкового литерала JVM сначала проверяет пул. Если строка с таким же значением уже существует, возвращается ссылка на существующий объект. Если нет, создается новый объект в пуле и возвращается ссылка на него. Это оптимизирует использование памяти для часто используемых строк.

// s1 и s2 указывают на один и тот же объект в пуле строк
String s1 = "hello";
String s2 = "hello";

// s3 создается в куче, но может быть добавлен в пул с помощью intern()
String s3 = new String("hello");

Перегрузка оператора +: Оператор + для строк используется для конкатенации. Начиная с Java 5, компилятор оптимизирует конкатенацию нескольких строк, используя StringBuilder (или StringBuffer в многопоточных сценариях).

String a = "Java";
String b = " is fun";
String result = a + b; // Эквивалентно new StringBuilder().append(a).append(b).toString();

Реализация: массив символов: Внутренне строка представлена как массив символов (char[]). В более старых версиях Java (до Java 9) каждый символ занимал 2 байта (UTF-16), даже если он мог быть представлен одним байтом (ASCII). Начиная с Java 9, String оптимизирован для работы с латинскими символами, используя массив байтов (byte[]) с полем coder для указания кодировки (LATIN1 или UTF16), что позволяет экономить память.

// Внутреннее представление в Java 9+
// final byte[] value;
// final byte coder; // 0 для LATIN1, 1 для UTF16

Сравнение строк: Для сравнения содержимого строк следует использовать метод equals(), а не оператор ==. Оператор == сравнивает ссылки на объекты, а не их значения.

String str1 = "test";
String str2 = new String("test");
String str3 = "test";

System.out.println(str1 == str2); // false (несмотря на одинаковое содержание, разные объекты)
System.out.println(str1 == str3); // true (ссылки на один и тот же объект в пуле)
System.out.println(str1.equals(str2)); // true (сравнивает содержание)

Методы для работы со строками: Класс String предоставляет множество полезных методов для манипулирования строками, таких как length(), charAt(), substring(), indexOf(), replace(), split(), trim(), toUpperCase(), toLowerCase() и другие.