Теория: Сравнение строк

Посмотрите на код и попытайтесь ответить, чему равны значения этих выражений:

// Какой результат будет в этих примерах — `true` или `false`?

"a" == "a";
"a".toUpperCase() == "a".toUpperCase();

Правильный ответ: в первом случае true, во втором — false. Почему? Для ответа на этот вопрос нужно немного погрузиться в то, как работают компьютеры.

В наших программах мы оперируем данными — числами, строками, булевыми значениями. Мы выполняем разнообразные операции — записываем их в переменные, умножаем, делим, конкатенируем.

Так свою работу видит программист. Но внутри компьютера все немного по-другому. Во время работы программа получает доступ и манипулирует данными через их адреса в памяти:

// Под хранение переменной выделяется область памяти
// Программа запоминает адрес этой области и работает с ней внутри себя
var name = "CodeBasics";
// Программа считала значение переменной по адресу, где хранится значение
System.out.println(name);

Память — это большая область для хранения данных, которая очень похожа на склад. В памяти любое значение получает номер, по которому его можно извлечь и заменить. Этот номер и есть адрес.

Сравнение по ссылке и по значению

Из-за этих технических особенностей на сравнение данных между собой можно смотреть двумя способами:

• То же самое — тот же участок памяти
• Такое же — одинаковые значения независимо от того, куда указывают адреса

Пример из реальной жизни: два одинаковых стакана из одного набора. Несмотря на свою одинаковость, все же разные стаканы.

Языки программирования по-разному работают с этими понятиями. Как и во многих других языках, в Java все данные делятся на два больших типа:

• Примитивные данные сравниваются по значению, независимо от адресов
• Ссылочные данные сравниваются по адресам

Так работают примитивные данные:

// Сравнение идет по значению, а не адресам
4 == 4; // true
true == true; // true
10.0 == 10.0; // true

Из ссылочных данных мы пока знакомы только со строками, но они работают хитро, поэтому в качестве примера посмотрим на массивы. Не обращайте внимание на незнакомый синтаксис. Просто обратите внимание, что в этом коде вроде бы одинаковые штуки не равны друг другу:

// Создание массивов
int[] a = {1, 2}
int[] b = {1, 2}
// Значения одинаковые, но ссылки разные
a == b; // false

Особенности строк

Строки относятся к ссылочным типам данных, но ведут себя странно:

// Сравнение, как у примитивных типов данных
"hm" == "hm"; // true
// Сравнение, как у ссылочных типов данных
"hexlet".toUpperCase() == "hexlet".toUpperCase(); // false

Программы постоянно оперируют строками, поэтому эффективность работы с ними выходит на первое место. Если бы строка всегда вела себя как ссылочный тип, то на каждое значение в коде выделялась дополнительная память:

// Без оптимизаций это выражение привело бы к двойному выделению памяти
// По одной единице памяти на каждый "hm"
"hm" == "hm";

Но этого не происходит. Когда Java встречает явно создаваемую строку, происходит проверка на существование уже в памяти такой строки.

Если есть, то она переиспользуется, если нет — создается:

// Выделяется память
var name1 = "Java";
// Такая строка уже есть, поэтому подставляется ссылка на уже созданную строку
// В результате экономится память
var name2 = "Java";
// Сравнение по ссылке
// Обе переменные указывают на один участок памяти
name1 == name2; // true

Но если строка возвращается из метода, то она помещается в свою область памяти со своим уникальным адресом:

// Выделяется новая память в любом случае
var name1 = "java".toUpperCase(); // "JAVA"
// Выделяется новая память в любом случае
var name2 = "java".toUpperCase(); // "JAVA"
name1 == name2; // false

Может показаться, что ссылочные данные приносят сплошные проблемы. На самом деле они нужны. Это станет понятно, когда мы столкнемся с изменяемостью в будущем.

В прикладном программировании мы чаще сравниваем строки по значению, чем по ссылке. Для этого в строки встроен метод equals():

var name1 = "java".toUpperCase(); // "JAVA"
var name2 = "java".toUpperCase(); // "JAVA"
name1.equals(name2); // true

Помимо equals(), в строки встроен метод equalsIgnoreCase(), который выполняет проверку по значению без учета регистра:

var name1 = "java".toUpperCase(); // "JAVA"
var name2 = "java".toLowerCase(); // "java"
name1.equalsIgnoreCase(name2); // true

Иногда сравнение строк в Java ведет себя как сравнение значений, но никогда не делайте ставку на это. При изменении кода легко забыть поправить проверку и получить ошибку. Всегда используйте методы, когда нужно сравнивать по значению.