Kapitel 4 Der Umgang mit Zeichenketten

Ohne Unterschied macht Gleichheit keinen Spaß.
– Dieter Hildebrandt

4.1 Strings und deren Anwendung 

Ein String ist eine Sammlung von Zeichen, die im Speicher geordnet abgelegt werden. Die Zeichen sind einem Zeichensatz entnommen, der in Java dem Unicode-Standard entspricht. In Java ist eine Symbiose zwischen String als Objekt und String als eingebauten Datentyp vorgenommen worden. Die Sprache ermöglicht zwar die direkte Konstruktion von String-Objekten aus String-Literalen (Zeichenketten in doppelten Anführungszeichen) und Konkatenation (Aneinanderreihung von Strings) von mehreren Strings, aber alle weiteren Operationen sind als Methoden in den Klassen String und StringBuffer realisiert. Die Klasse String repräsentiert Zeichenketten, die sich nicht ändern, zum Beispiel in einem println()-Aufruf. In Strings diesen Typs können wir suchen und vergleichen, aber es können keine Zeichen im String verändert werden. Es gibt einige Methoden, die scheinbar Veränderungen an Strings vornehmen, aber sie erzeugen in Wahrheit neue String-Objekte, die die veränderten Zeichenreihen repräsentieren. So entsteht beim Aneinanderhängen zweier String-Objekte als Ergebnis ein drittes String-Objekt für die zusammengefügte Zeichenreihe. Die Klasse StringBuffer repräsentiert im Gegensatz dazu dynamische, beliebig änderbare Zeichenreihen.

Die Klassen String und StringBuffer abstrahieren die Funktionsweise und die Speicherung von Zeichenketten. Sie entsprechen der idealen Umsetzung von objektorientierter Programmierung. Die Daten werden gekapselt (die tatsächliche Zeichenkette ist in der Klasse als privates Feld gegen Zugriffe von außen gesichert) und selbst die Länge ist ein Attribut der Klasse.

4.1.1 String-Objekte für konstante Zeichenketten 

Damit wir Zeichenketten nutzen können, muss ein Objekt der Klasse String oder StringBuffer erzeugt sein. Nutzen wir Literale, so müssen wir String-Objekte nicht von Hand mit new erzeugen, denn für jedes Zeichenketten-Literal im Programm wird (bei Bedarf) automatisch ein entsprechendes String-Objekt erzeugt. Dies passiert für jede konstante Zeichenkette höchstens einmal, egal wie oft sie im Programmverlauf benutzt wird. (Denken wir hier wieder an das Beispiel println()). Neben den String-Literalen, die uns Strings erzeugen, können wir auch direkt einen Konstruktor der Klasse String – von denen es neun gibt – aufrufen. Als String-Literal wird eine konstante Zeichenkette betrachtet. So ergeben beide folgenden Zeilen die Referenz auf ein String-Objekt:

String str = new String("Aha, ein String");
String str = "Aha, ein String ";

Die erste Lösung ist jedoch unnötig, da ein zusätzliches String-Objekt erzeugt wird.

String() Erzeugt ein neues Objekt ohne Zeichen (den leeren String »«).

String( String string ) Erzeugt ein neues Objekt mit einer Kopie von string. Dieser wird selten benötigt, da String-Objekte unveränderbar (immutable) sind.

String( char[] ) Erzeugt ein neues Objekt und konvertiert die im char-Feld vorhandenen Zeichen in das String-Objekt.

String( char [], int offset, int length ) Erzeugt wie String(char[]) einen String aus einem Ausschnitt eines Zeichen-Felds. Der verwendete Ausschnitt beginnt bei dem Index offset und umfasst length Zeichen.

String( byte[] ) Erzeugt ein neues Objekt aus dem Byte-Feld. Das Byte-Array enthält keine Unicode-Zeichen, sondern eine Folge von Bytes, die nach der Standardkodierung der jeweiligen Plattform in Zeichen umgewandelt werden.

String( byte[], int offset, int length ) Erzeugt wie String(byte[]) einen String aus einem Ausschnitt eines Byte-Felds.

String( byte[], String ) throws UnsupportedEncodingException Erzeugt einen neuen String von einem Byte-Array mit Hilfe einer speziellen Zeichen-Kodierung, die die Umwandlung von Bytes in Unicode-Zeichen festlegt.

String( byte[], int offset, int length, String ) throws UnsupportedEncodingException Erzeugt einen neuen String mit einem Teil des Byte-Arrays mit Hilfe einer speziellen Zeichen-Kodierung.

String( StringBuffer ) Erzeugt aus einem veränderlichen StringBuffer-Objekt ein unveränderliches String- Objekt, das dieselbe Zeichenreihe repräsentiert.

Durch

String str = "";

oder

String str = new String();

werden String-Objekte erzeugt, die keine Zeichen enthalten. Diesen String nennen wir dann leeren String, Leer-String oder Null-String. Der letzte Begriff ist leider etwas unglücklich und führt oft zur Verwechselung mit Folgendem:

String s = null;
System.out.println( s );     // null

Hier bekommen wir keinen leeren String und bei der Benutzung im Methodenaufruf, etwa s.length() eine NullPointerException.

4.1.2 String-Objekte verraten viel 

String-Objekte verwalten intern die Zeichenreihe, die sie repräsentieren und bieten eine Vielzahl von Methoden, um die Eigenschaften des Objekts preiszugeben. Eine Methode haben wir schon benutzt: length(). Für String-Objekte ist diese so implementiert, dass die Anzahl der Zeichen im String (die Länge des Strings) zurückgegeben wird.

4.1.3 Gut, dass wir verglichen haben 

Um Strings zu vergleichen existieren eine Menge von Möglichkeiten und Optionen. Oft wollen wir einen konstanten String mit einer Benutzereingabe vergleichen. Hier gibt es die aus der Klasse Object geerbte, aber in der Klasse String überschriebene Methode equals(). Die Methode gibt true zurück, falls die Strings Zeichen für Zeichen übereinstimmen. Groß- und Kleinschreibung werden dabei unterschieden. Mit equalsIgnoreCase() werden zwei Zeichenketten verglichen, ohne dass auf die Groß/Kleinschreibung geachtet wird.

String str = "REISEPASS";
boolean result1 = str.equals( "Reisepass" 
);
boolean result2 = str.equalsIgnoreCase( 
"ReISePaSs" );

Sortierung mit der größer/kleiner-Relation

Wie equals() und equalsIgnoreCase() vergleichen auch die Methoden compareTo(String) und compareToIgnoreCase(String) zwei Strings. Bei equals() muss wegen der überschriebenen equals()-Methode aus Object der Parametertyp auch Object sein. Natürlich stellt equals()Gleichheit aber nur dann fest, wenn der Parameter auch vom Typ String ist. (Bei beliebigen Objekten wird nicht die Methode toString() aufgerufen.) Selbst Vergleiche mit einem inhaltsgleichen StringBuffer-Objekt ergeben immer false. Der Rückgabewert von compareTo() ist auch kein boolean, sondern ein int. Das Ergebnis signalisiert, ob der Parameterstring kleiner oder größer als das aufrufende String-Objekt ist, bzw. mit diesem übereinstimmt. Das ist zum Beispiel in einer Sortierfunktion wichtig. Der Sortieralgorithmus muss beim Vergleich zweier Strings wissen, wie sie einzusortieren sind.

s.compareTo( "Maria" 
)  > 0 //"Peter" ist lexikographisch größer als "Maria"
s.compareTo( "Peter" ) == 0
s.compareTo( 
"Zoe" )    < 0

Der von compareTo() gemachte Vergleich basiert nur auf der internen numerischen Codierung der Unicode-Zeichen. Die Vergleichfunktion berücksichtigt nicht die landestypischen Besonderheiten, etwa die übliche Behandlung der deutschen Umlaute. Dafür müssten wir Collator-Klassen nutzen, die später vorgestellt werden. Obwohl auch compareTo(Object) angeboten wird, beachtet sie keine anderen Typen außer String, wie die Implementierung zeigt:

public int compareTo( Object o ){
  return compareTo( (String)o );
}

compareToIgnoreCase() ist vergleichbar mit equalsIgnoreCase(), bei der die Groß/Kleinschreibung keine Rolle spielt. Bei Sun wird dies intern mit einem Comparator implementiert, der zwei beliebige Objekte – für Zeichenketten natürlich vom Typ String – in eine Reihenfolge bringt. Die virtuelle Maschine Kaffe geht mit ihrer Bibliotheks-Implementierung an das Problem pragmatischer heran:

public int compareToIgnoreCase( String that ) {
  return toUpperCase().toLowerCase().compareTo(
    that.toUpperCase().toLowerCase() );
}

Endet der String mit ... Beginnt er mit ...

Interessiert uns, ob der String mit einer bestimmten Zeichenfolge beginnt (wir wollen dies Präfix nennen), so rufen wir die startsWith()-Methode auf. "http://trullala. tralla".startsWith("http") ergibt true. Eine ähnliche Funktion gibt es für Suffixe: endsWith(). Sie überprüft, ob ein String mit einer Zeichenfolge am Ende übereinstimmt.

String filename = "Echolallie.gif";
boolean issesGif = filename.endsWith( ".gif" 
);

Um die erste Position eines Zeichens im String zu finden, verwenden wir die indexOf() Methode. Als Parameter lässt sich unter anderem ein Zeichen oder ein String vorgeben, der gesucht wird.

String str = "Dieter Doof";
int index = str.indexOf( 'D' );

Im Beispiel ist index gleich 0, da an der Position 0 das erste Mal ein »D« vorkommt. Die Zeichen in einem String werden, wie Array-Elemente ab 0 durchnumeriert. Falls das gesuchte Zeichen in dem String nicht vorkommt, gibt die Methode indexOf() als Ergebnis –1 zurück.

index = str.indexOf( 
'D', index+1 );

Mit dem Ausdruck index+1 als Argument der Methode wird in unserem Beispiel ab der Stelle 1 weitergesucht. Das Resultat der Methode ist dann 7. Ist der Index kleiner 0, so wird dies ignoriert und automatisch auf 0 gesetzt.

if ( "\b\t\n\f\r\"\\".indexOf(c) 
>= 0 )
{
  ...
}

Genauso wie am Anfang gesucht werden kann, ist es möglich, auch am Ende zu beginnen.

String str = "That is a string";
int index = str.lastIndexOf( 'i' );

Hier ist index gleich 13. Genauso wie bei indexOf() existiert eine überladene Version, die rückwärts ab einer bestimmten Stelle nach dem nächsten Vorkommen von »i« sucht. Wir schreiben:

index = str.lastIndexOf( 
'i', index-1 );

Nun ist der Index 5.¹ 

Es gibt noch eine weitere Version von indexOf() und lastIndexOf(), die nach einem Teilstring (engl. Substring) suchen. Die Versionen erlauben ebenfalls einen zweiten Parameter, der den Startindex bestimmt.

String str = "In Deutschland gibt es immer noch 
ein Ruhrgebiet, "+
  "obwohl es diese Krankheit schon lange nicht mehr geben soll.";

String s = "es";
int index = str.indexOf( s, str.indexOf(s)+1 
);

Die nächste Suchposition wird ausgehend von der alten Finderposition errechnet. Das Ergebnis ist 57, da dort zum zweiten Mal das Wort »es« auftaucht.

Stringteile vergleichen

Eine Erweiterung der ganz-oder-gar-nicht Vergleichsfunktionen bietet die Methode regionMatches(), mit der Teile einer Zeichenkette mit Teilen einer anderen verglichen werden können. Ist der erste Parameter von regionMatches() ein Wahrheitswert mit der Belegung true, dann spielt Groß/Kleinschreibung keine Rolle²  . Der Rückgabewert ist wie bei equalsXXX() ein boolean.

String s = "Deutsche Kinder sind zu dick";
s.regionMatches( 9, "Bewegungsarmut bei 
Kindern", 19, 6 );

Die Methode beginnt den Vergleich am neunten Zeichen, also bei »K« im String s und dem neunzehnten Buchstaben in dem Vergleichsstring, ebenfalls ein »K«. Dabei beginnt die Zählung der Zeichen wieder bei 0. Ab diesen beiden Positionen werden 6 Zeichen verglichen. Im Beispiel ergibt der Vergleich von »Kinder« und »Kinder« dann true.

s.regionMatches( true, 
9, "Bewegungsarmut bei Kindern", 19, 6 );

Die Sun-Implementierung realisiert die beiden überladenen Varianten unabhängig voneinander. regionMatches(a,b,c,d) wird also nicht auf regionMatches(false,a,b,c,d) zurückgeführt. Die Betrachtung unabhängig von kleinen und großen Buchstaben ist somit schneller. Kaffe macht es sich da einfacher und leitet den Aufruf weiter.

public boolean startsWith( String prefix ) {
  return regionMatches( false, 0, prefix,
                        0, prefix.length() );
}

public boolean startsWith( String prefix, int toffset ) {
  return regionMatches( false, toffset, prefix, 0,
                        prefix.length() );
}
public boolean endsWith( String suffix ) {
   return regionMatches( false, count-suffix.count,
                        suffix, 0, suffix.count);
}

4.1.4 Stringteile extrahieren 

Die vielleicht wichtigste Funktion der Klasse String ist charAt(int index). Diese Methode liefert das entsprechende Zeichen an einer Stelle, die »Index« genannt wird. Dies bietet eine Möglichkeit, die Zeichen eines Strings (zusammen mit der Methode length()) durchzulaufen. Ist der Index kleiner Null oder größer bzw. gleich der Anzahl der Zeichen im String, so löst die Methode eine StringIndexOutOfBoundsException(Fehlerstelle) aus.

String s = "Ich bin nicht dick! Ich habe nur weiche 
Formen.";
char first = s.charAt( 0 );
char last = s.charAt( s.length()-1 );

Wir müssen bedenken, dass die Zählung wieder bei 0 beginnt. Daher müssen wir von der Länge des Strings eine Stelle abziehen. Da der Vergleich auf den korrekten Bereich bei jedem Zugriff auf charAt() stattfindet, ist zu überlegen, ob der String bei mehrmaligem Zugriff nicht statt dessen einmalig in ein eigenes Zeichen-Array kopiert werden sollte.

Zeichenfolgen als Array aus dem String extrahieren

Eine Erweiterung von charAt() ist getChars(), die Zeichen aus einem angegeben Bereich in ein übergebenes Feld kopiert:

String s = "Body-Mass-Index3   = " +
  "Körpergewicht (kg) / Körpergröße (m) / Körpergröße 
(m)";
char chars[] = new char[13];
s.getChars( 18, 18+13, chars, 0 );

s.getChars() kopiert ab Position 18 aus dem String s 13 Zeichen in die Elemente des Arrays chars. Das erste Zeichen aus dem Ausschnitt steht dann in chars[0].getChars() muss natürlich wieder testen, ob die gegeben Parameter im grünen Bereich liegen. Das heißt, ob der Startwert nicht < 0 ist und ob der Endwert nicht über die Größe des Strings hinausgeht. Passt das nicht, löst die Methode eine StringIndexOutOfBoundsException aus. Liegt zudem der Startwert hinter dem Endwert, gibt es ebenfalls eine StringIndexOutOfBoundsException, die anzeigt, wie groß die Differenz der Positionen ist. Am Besten ist es, die Endposition aus der Startposition zu berechnen, wie im Beispiel. Passen die Werte, kopiert die Implementierung der Methode getChars() mittels System.arraycopy() die Zeichen aus dem internen Array des String-Objekts in das von uns angegebene Ziel.

Möchten wir den kompletten Inhalt eines Strings als ein Array von Zeichen, so können wir die Methode toCharArray() verwenden. Für häufigen Zugriff auf einen String bewirkt dies eine Geschwindigkeitssteigerung. toCharArray() arbeitet intern auch mit getChars(). Als Ziel-Array wird ein neues Array Objekt angelegt, welches wir dann zurückbekommen.

char c = "0123456789ABCDEF".toCharArray()[i%16];

Für diesen speziellen Fall wäre charAt() zwar schneller gewesen, jedoch demonstriert das Beispiel, dass wir per [] auch direkt auf die Array-Elemente eines Methodenergebnisses zugreifen können. Das ist völlig korrekt, denn toCharArray() liefert ein Array als Ergebnis.

Teile eines Strings als String

Wollen wir bei den Teilstrings keine Zeichenfelder bekommen, sondern bei dem Typ String bleiben, so greifen wir zur Methode substring(), die in zwei Varianten existiert. Sie liefern beide ein neues String-Objekt zurück, dass einem Teil des Originals entspricht.

String s1 = "Die erste McDonalds Filiale öffnete 
1971 in München";
String s2 = s1.substring( 44 );

Der String s2 ist dann »München«. Der Index von substring() gibt die Startposition an, ab dem Zeichen in die neue Teilzeichenkette kopiert werden. substring()liefert den Teil von diesem Zeichen bis zum Ende des ursprünglichen Strings.

Wollten wir die Teilzeichenkette genauer spezifizieren, so nutzen wir die zweite Variante von substring(). Ihre Parameter geben den Anfang und das Ende des gewünschten Ausschnitts an:

String s1 = "fettleibig : adipös";
String s2 = s1.substring(4, 8);       // 
leib

Wie man sieht, bezeichnet die Endposition das erste Zeichen des ursprünglichen Strings, das nicht mehr zur Teilzeichenkette dazugehören soll. Bei genauerer Betrachtung ist substring(int) nichts anderes als eine Spezialisierung von substring(int, int), denn die erste Variante mit dem Startindex lässt sich auch schreiben als:

s.substring( beginIndex, s.length() );

Selbstverständlich kommen nun diverse Indexüberprüfungen hinzu, die wir von match Region() kennen. Eine StringIndexOutOfBoundsException meldet fehlerhafte Positionsangaben. Stimmen diese, konstruiert ein spezieller String-Konstruktor ein neues String-Objekt als Auszug des Originals.

4.1.5 Veränderte Strings liefern 

Obwohl String-Objekte selbst unveränderlich sind, bietet die Klasse String Methoden an, die aus einer Zeichenkette Teile herausnehmen oder Teile hinzufügen. Diese Änderungen werden natürlich nicht am String-Objekt vorgenommen, sondern die Methode liefert eine Referenz auf ein neues String-Objekt mit verändertem Inhalt zurück.

Zeichen ersetzen

Die replace()-Methode ist ein Beispiel für diese Vorgehensweise.

String s1 = "Honolulu";
String s2 = s1.replace( 'o', 'u' );

Der String s1 wird selbst nicht verändert, nur ein neues String-Objekt mit dem Inhalt »Honolulu« wird erzeugt. Die replace()-Methode betrachtet dafür intern eine Kopie des Zeichenfelds und geht dann Schritt für Schritt das Feld ab und führt die Ersetzungen aus. Die replace()-Methode ersetzt dabei alle Zeichen. Eine Variante, die nur das erste Zeichen ersetzt, müssen wir uns selber schreiben.

Anhängen an Strings

Eine weitere Methode erlaubt das Anhängen von Teilen an einen String. Wir haben dies schon öfters mit dem Plus-Operator realisiert. Die Methode von String dazu heißt concat(String). Wir werden später sehen, dass die StringBuffer-Klasse dies noch weiter treibt und eine Methode append() mit der gleichen Funktionalität anbietet, die Methode aber für unterschiedliche Typen überladen ist. Das steckt auch hinter dem Plus-Operator. Der Compiler wandelt dies automatisch in eine Kette von append()-Aufrufen um.

String s1 = "Das aktuelle Datum ist: ";
String s2 = new Date().toString();
String s3 = s1.concat( s2 );

Die concat()-Methode arbeitet relativ zügig und effizienter als der Plus-Operator, der einen temporären Stringpuffer anlegt. Doch mit dem Plus-Operator ist es hübscher anzusehen. (Aber wie das so ist: Sieht nett aus, aber ...)

String s3 = "Das aktuelle Datum ist: " + new Date().toString();

Es geht sogar noch kürzer, denn der Plus-Operator ruft automatisch toString() bei Objekten auf:

String s3 = "Das aktuelle Datum ist: " + new Date();

concat() legt ein internes Feld an, kopiert die beiden Zeichenreihen per getChars() hinein und liefert mit einem String-Konstruktor die resultierende Zeichenkette.

Groß/Kleinschreibung

Die Klasse Character definiert einige statische Methoden, um einzelne Zeichen in Groß/Kleinbuchstaben umzuwandeln. Die Schleife, die das für jedes Zeichen macht, können wir uns sparen, denn dazu gibt es die Methoden toUpperCase() und toLowerCase() in der Klasse String. Interessant ist an beiden Methoden, dass sie einige sprachabhängige Feinheiten beachten. So zum Beispiel, dass es im Deutschen kein großes »ß« gibt; denn »ß« wird zu »SS«. Gammelige Textverarbeitungen bekommen das manchmal nicht auf die Reihe und im Inhaltsverzeichnis steht dann so etwas wie »SPAß IN DER NAßZELLE«. Aber bei möglichen Missverständnissen müsste ß auch zu SZ werden, vergleiche SPASS IN MASZEN mit SPASS IN MASSEN (ähnliches Beispiel steht im Duden). Diese Umwandlung ist aber nur von klein nach groß von Bedeutung. Für beide Konvertierungsrichtungen gibt es jedoch im Türkischen Spezialfälle, bei denen die Zuordnung zwischen Groß- und Kleinbuchstaben von der Festlegung in anderen Sprachen abweicht.

String s1 = "Spaß in der Naßzelle.";
String s2 = s1.toLowerCase().toUpperCase();
System.out.println(s2.length()-s1.length());  // Ergebnis: 2

Das Beispiel dient zugleich als Warnung, dass sich im Fall von »ß« die Länge der Zeichenkette vergrößert. Das kann zu Problemen führen, wenn vorher Speicherplatz bereitgestellt wurde. Dann könnte die neue Zeichenkette nicht mehr in den Speicherbereich passen. Arbeiten wir nur mit String-Objekten, haben wir dieses Problem glücklicherweise nicht. Aber berechnen wir etwa für einen Texteditor die Darstellungsbreite einer Zeichenkette in Pixeln auf diese Weise, dann sind Fehler vorprogrammiert.

Um länderspezifische Besonderheiten zu berücksichtigen, lassen sich die toXXXCase()-Methoden zusätzlich mit einem Locale-Objekt füttern. Wir gehen in einem eigenen Kapitel auf Sprachumgebungen und die Klasse Locale ein. Die parameterlosen Methoden wählen die Sprachumgebung gemäß den Länder-Einstellungen des Betriebssystems:

public String toLowerCase() {
  return toLowerCase(Locale.getDefault());
}

Ähnliches steht bei toUpperCase().

Leerzeichen entfernen

In einer Benutzereingabe oder Konfigurationsdatei stehen nicht selten vor oder hinter dem wichtigen Teil eines Texts Leerzeichen. Vor der Bearbeitung sollten sie entfernt werden. Die Stringklasse bietet dazu trim() an. Diese Methode entfernt Leer- und ähnliche Füllzeichen am Anfang und Ende eines Strings. Andere Trendy-Sprachen wie Visual Basic bieten dazu noch trim()-Funktionen an, die nur die Leerzeichen vorher oder nachher verwerfen. Die Javabibliothek bietet das leider nicht.⁴ 

String s = " 1234    ".trim();
int i = Integer.parseInt( s );

Die Konvertierungsfunktion selbst schneidet keine Leerzeichen ab und würde einen Parserfehler melden. Die Helden der Javabibliothek haben allerdings bei Float.parseFloat() und Double.parseDouble() anders gedacht. Hier wird die Zeichenkette vorher schlankgetrimmt. parseInt() unterstützt verschiedene Zahlensysteme, nicht jedoch Gleitkommazahlen. Auch die Verwandtschaft zwischen den valueOf()- und den parseXXX()-Methoden ist in der Klasse Integer gerade andersherum beschrieben als bei Double und Float.

4.1.6 Typen in Zeichenketten konvertieren 

Bevor ein Datentyp auf dem Bildschirm ausgegeben werden kann, zum Drucker geschickt oder in einer ASCII-Datei gespeichert wird, muss er in einen String konvertiert werden. Wenn wir etwa die Zahl 7 ohne Umwandlung ausgeben würden, hätten wir keine 7 auf dem Bildschirm, sondern einen Pieps.

Die String-Repräsentation eines primitiven Werts oder eines Objekts kennt die überladene Methode valueOf(). Sie konvertiert einen Datentyp in einen String. Alle valueOf()-Methoden sind statisch.

String s1 = String.valueOf( 
10 );
String s2 = String.valueOf( Math.PI );
String s3 = String.valueOf( new Date() 
);
String s4 = String.valueOf( 1 < 2 );

Die eigentliche Umwandlung erledigen in den meisten Fällen jedoch keine Methoden der Klasse String. Vielmehr leitet eine valueOf()-Methode den Aufruf meist an die zuständige Klasse weiter. Schauen wir uns einige Implementierungen an:

public static String valueOf( boolean b ) {
  return b ? "true" : "false";
}

Die Methode gibt einfach das passende Literal zurück, unabhängig von der Landessprache. Hier ist die Funktionalität direkt ausprogrammiert. Die Klasse Boolean, die Wrapperklasse für den primitiven Datentyp boolean, ist nicht im Spiel, obwohl es ordentlicher wäre. Genauso bei einem Zeichenfeld:

public static String valueOf( char data[] ) {
  return new String(data);
}

Wir können den Konstruktor nutzen, der aus dem Zeichenfeld ein String-Objekt konstruiert.

valueOf() wälzt die Arbeit bei allen anderen primitiven Datentypen ab. Hier kommen die Wrapperklassen ins Spiel:

public static String valueOf( int i ) {
  return Integer.toString(i, 10);
}

Das ist wichtig einzusehen, denn es ist nicht Aufgabe der Klasse String sich darum zu kümmern, wie eine Zahl in eine Zeichenfolge umgewandet wird.

Es bleibt abschließend die Frage nach valueOf(Object). Hier kann weder eine Wrapperklasse helfen noch String selbst etwas machen. Hier ist jedes Objekt gefragt:

public static String valueOf( Object obj ) {
  return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

Und ein Objekt kann helfen, da jedes eine toString()-Methode besitzt. Dynamisch gebunden (dazu später mehr) landet der Aufruf in der jeweiligen Klasse des Objekts, sofern diese die Methode toString() überschreibt.

4.2 Veränderbare Zeichenketten mit der Klasse StringBuffer 

Zeichenketten, die in der virtuellen Maschine in String-Objekten gespeichert sind, haben die Eigenschaft, dass ihr Inhalt nicht mehr verändert werden kann. Anders verhalten sich die Exemplare der Klasse StringBuffer, an denen sich Veränderungen vornehmen lassen. Die Veränderungen betreffen anschließend das StringBuffer-Objekt selbst und es wird kein neu erzeugtes Objekt als Ergebnis geliefert, wie zum Beispiel beim Plus-Operator und der concat()-Methode bei herkömmlichen String-Objekten. Vordergründig ist die Implementierung von String-Objekten und StringBuffer-Objekten jedoch dieselbe. In beiden Fällen nutzen die Klassen ein internes Zeichenfeld. Bei String-Objekten kann jedoch subString() ohne Kopie der Teilzeichenkette auskommen und das interne Feld lässt sich mehrfach verwenden. StringBuffer muss das eigene Array immer wieder kopieren.

4.2.1 Anlegen von StringBuffer-Objekten 

Mit drei Konstruktoren lassen sich StringBuffer-Objekte generieren.

StringBuffer() Legt ein StringBuffer-Objekt an, das die leere Zeichenreihe enthält und Platz für (zunächst) bis zu 16 Zeichen bietet. Bei Bedarf wird automatisch Platz für weitere Zeichen bereitgestellt.

StringBuffer( int length ) Wie oben, jedoch reicht die anfängliche Kapazität des StringBuffer-Objekts für die angegebene Anzahl Zeichen.

StringBuffer( String str ) Ein StringBuffer, welches eine Kopie der Zeichen aus str enthält. Zusätzlich wird bereits Platz für 16 weitere Zeichen eingeplant.

Da nur String-Objekte von der Sprache bevorzugt werden, bleibt uns nur der explizite Aufruf eines Konstruktors, um StringBuffer-Exemplare anzulegen. Alle String-Literale in Anführungszeichen werden zu Exemplaren der Klasse String.

StringBuffer s = new StringBuffer( "" + c );

StringBuffer s = new StringBuffer().append(c);

4.2.2 Die Länge eines StringBuffer-Objekts lesen und setzen 

Wie bei einem String lässt sich die Länge, die Anzahl der enthaltenen Zeichen mit der Methode length() erfragen. StringBuffer haben jedoch auch eine interne Puffergröße, die sich mit capacity() erfragen lässt und im Konstruktor wie beschrieben festgelegt wird. In diesem Puffer, der genauer gesagt ein Array vom Typ char ist, werden die Operationen wie Ausschneiden oder Anhängen von Zeichen vorgenommen. Während length() die Anzahl der Zeichen angibt, ist capacity() immer größer oder gleich length() und sagt etwas darüber aus, wie viele Zeichen der Puffer noch aufnehmen kann, ohne dass intern ein neues, größeres Feld benötigt würde:

StringBuffer sb = new StringBuffer( "Blub" );
int length   = sb.length();        //4
int capacity = sb.capacity();      // 20

So ergibt sb.length() 4, aber sb.capacity() ergibt 4+16=20.

Ändern der Länge

Soll der StringBuffer mehr Daten aufnehmen, so ändert setLength() die Länge auf eine angegebene Anzahl von Zeichen. Der Parameter ist die neue Länge. Ist sie kleiner als length(), so wird der Rest der Zeichenkette einfach abgeschnitten. Die Größe des internen Puffers ändert sich dadurch nicht. Ist setLength() größer, so vergrößert sich der Puffer, und die Methode füllt die übrigen Zeichen mit Nullzeichen ’\0’ auf. Die Methode ensureCapacity() fordert, dass der interne Puffer für eine bestimmte Anzahl von Zeichen ausreicht. Wenn nötig, legt sie ein neues, vergrößertes char-Array an, verändert aber nicht die Zeichenfolge, die durch das StringBuffer-Objekt repräsentiert wird.

4.2.3 Daten anhängen 

Die häufigste Anwendung von StringBuffer-Objekten ist das Zusammenfügen von Texten aus Daten unterschiedlichen Typs. Dazu definiert StringBuffer eine Reihe von append()-Methoden, die mit unterschiedlichen Datentypen überladen sind.

Jede append()-Methode verändert den StringBuffer und liefert als Rückgabewert noch eine Referenz darauf zurück. Das hat den großen Vorteil, dass sich Aufrufe der append()-Methoden einfach hinter einander setzen (kaskadieren) lassen:

StringBuffer sb = new StringBuffer( "Zippel" );
sb.append( "di ").append(" zoppel").append("!");

Die Methoden append() hängt immer ans Ende an und vergrößert den internen Platz falls es nötig ist. Ein neues StringBuffer-Objekt wird nicht erzeugt.

4.2.4 Zeichen(folgen) setzen, erfragen, löschen 

Die bekannten Anfrage-Methoden aus String finden wir auch beim StringBuffer wieder. So verhalten sich charAt() und getChars()bei Exemplaren beider Klassen identisch. Neu ist setCharAt(), da in einem StringBuffer-Zeichen verändert werden können.

StringBuffer sb = new StringBuffer( "peter und Paul" 
);
char c = Character.toUpperCase( sb.getChar(0) );
sb.setCharAt( 0, c );

Auch substring(int start) und substring(int start, int end) sind aus der Klasse String bekannt.

Eine Folge von Zeichen lässt sich durch delete(int start, int end) löschen. deleteCharAt (int index) löscht nur ein Zeichen. In beiden Fällen wird ein inkorrekter Index durch eine StringIndexOutOfBoundsException bestraft. Die Methode replace(int start, int end, String str) löscht zuerst die Zeichen zwischen start und end und fügt anschließend den neuen String str ab start ein. Dabei sind die Endpositionen, wie immer, exklusiv, das heißt, sie geben das erste Zeichen hinter dem zu verändernden Ausschnitt an. Die Methode insert(int offset, Typ) fügt die Zeichenketten-Repräsentation eines Werts vom Typ Typ an die Stelle offset ein. Sie ähnelt der überladenen append()-Methode. Für char-Arrays existiert insert() in einer abgewandelten Art: insert(int index, char str[], int offset, int len). Es wird nicht das komplette Array in den StringBuffer übernommen, sondern nur ein Ausschnitt:

StringBuffer s = new StringBuffer( "String Buffer" 
);
int val = 15;
s.insert( 6, val );

Eine weitere Methode reverse() dreht die Zeichenfolge um.⁵ 

boolean isPalindrom =
  new StringBuffer(s).reverse().toString().equals(s);

4.3 Vergleiche von Zeichenketten als String und StringBuffer 

Ein Blick in die API-Dokumentation der Klasse String zeigt eine equals()-Methode, mit der Zeichenketten vom Typ String verglichen werden können. Leider vergleicht die Methode nur String/String-Paare, aber keine String/StringBuffer-Paare. Das bedeutet, einen String mit einem StringBuffer zu vergleichen führt zwar bei equals() zu keinem Compiler-Fehler (da equals(Object) alles entgegennimmt), aber auch zu nichts sinnvollem, da der der Vergleich immer false ist. Denn die Implementierung testet, ob das an equals() übergebene Parameterobjekt instanceof String ist. Uns bleibt daher nichts anderes übrig, als bei einem StringBuffer den Vergleich auf String-Ebene durchzuführen. In der Version 1.4 der Java Standardbibliothek hat sich das jedoch mit der String-Funktion contentEquals(StringBuffer) geändert. Die Methode liefert true, wenn der StringBuffer und der betrachtende String den gleichen Zeicheninhalt haben. Die interne Länge spielt keine Rolle. Ist sb=null, wird eine NullPointerException ausgelöst.

String s = "Ulli";
StringBuffer sb = new StringBuffer( "Ulli" );
boolean b1 = s.equals(sb);                  // false
boolean b1 = s.equals(sb.toString());      // true

Wollen wir zwei StringBuffer-Objekte miteinander vergleichen, werden wir noch mehr enttäuscht. Die Klasse StringBuffer definiert überhaupt keine eigene equals()-Methode. Es gibt zwar eine, doch die wird von der Klasse Object geerbt und das heißt, nur Objektreferenzen werden verglichen. Wenn also zwei verschiedene StringBuffer-Objekte mit gleichem Inhalt mit equals() verglichen werden, kommt trotzdem immer false heraus.

StringBuffer sb1 = new StringBuffer( "Saftpresse" 
);
StringBuffer sb2 = new StringBuffer( "Saftpresse" );
boolean b1 = sb1.equals( sb2 );                     // false
boolean b2 = sb1.toString().equals(sb2.toString()); // true

4.3.1 Sollte es ein equals() und hash() bei StringBuffer geben? 

Die Betrachtung von gerade zeigt, dass eine Methode equals(), welche den Inhalt von StringBuffer-Objekten vergleicht, nicht schlecht wäre. Dennoch besteht das Problem, wann StringBuffer-Objekte als gleich angesehen werden sollen. Das ist interessant, denn StringBuffer-Objekte sind nicht nur durch ihren Inhalt bestimmt, sondern auch durch die Größe ihres internen Puffers, ihre Kapazität. Sollte equals() den Rückgabewert true haben, wenn die Inhalte gleich sind oder nur wenn Inhalt und Puffergröße gleich sind? Da jeder Entwickler andere Ansichten über die Gleichheit besitzt, bleibt es bei dem standardmäßigen Test auf identische Objektreferenzen.

hashCode()

Eine hashCode()-Methode liefert für alle inhaltsgleichen Objekte denselben, im Idealfall eineindeutigen Zahlenwert, der hilft, diese Objekte von davon unterschiedlichen Objekten zu unterscheiden. Dieser Zahlenwert wird bei Zeichenketten etwa wie folgt gebildet:

hash = 0;
for ( int i = 0; i < s.length(); i++ )
  hash = 31*hash + s.charAt(i);

Die Klasse String besitzt eine hashCode()-Methode, wie oben gezeigt. StringBuffer erbt die Implementierung aus der Klasse Object unverändert. Die Klasse selbst bietet keine Implementierung an, und zwar bei der hashCode()-Methode aus dem gleichen Grund wie bei equals().

4.4 Ein paar kleine Helfer 

4.4.1 Strings einer gegebenen Länge erzeugen und rechtsbündig ausgeben 

An einigen Stellen in den Bibliotheken gibt es noch Nachholbedarf. Zum Beispiel an einer Funktion, die eine Zeichenkette einer vorgegebenen Länge aus einem einzelnen Zeichnen erzeugt. Selbst in einfachsten Basic-Dialekten gibt es solche Funktionen. In Java müssen wir diese jedoch selbst entwickeln.

Zuerst ist zu fragen, ob die Zeichenkette als String oder als StringBuffer bereitgestellt werden soll? In der Regel wird dies ein String sein. Auch ohne Bibliotheksfunktionen lässt sich mit dem Plus-Operator eine Zeichenkette in einer Schleife zusammensetzen. Das ist sicherlich die erste Idee:

String s = "";

for ( int i=0; i<len; i++ )
  s += c;

Hier ist len die Länge des Ergebnis-Strings und c das Zeichen.

In einer kritischen Geschwindigkeitsbetrachtung fällt das dauernde Erzeugen von temporären StringBuffer-Objekten auf. Die Lösung ist langsam. Anders könnten wir dies lösen, in dem wir ein char-Feld der passenden Größe erzeugen, dies mit den Zeichen füllen und anschließend einmalig in einen String konvertieren. Anstelle des Zeichenfeldes könnten wir auch gleich einen StringBuffer wählen.

Falls wir immer ein fixes Zeichen verwenden und die Stringlänge in einem festen Bereich bleibt, so ist eine andere Möglichkeit noch viel eleganter (aber nicht unbedingt schneller). Sie arbeitet mit der substring()-Methode. Wir schneiden aus einem großen String mit festen Zeichen einfach einen String mit der benötigen Länge heraus. Damit lässt sich auch flott eine Zeile formulieren, die einen Text mit so vielen Leerzeichen füllt, dass dieser rechtsbündig ist:

text = "                  ".substring( text.length() 
);

Die Anzahl der Zeichen muss natürlich mit der Zeichenkettenlänge harmonisieren.

4.4.2 Teile im String ersetzen 

Die Klassenbibliothek stellt dafür keine Funktionen bereit. Daher müssen wir uns diese Methode selber implementieren. Nachfolgendes Programm ersetzt in einem String s alle Vorkommen des Strings search durch replace.

class SubstituteDemo
{
  public static String
  substr( String s, String search, String replace )
  {
     StringBuffer s2 = new StringBuffer ();
     int i = 0, j = 0;
     int len = search.length();

     while ( j > -1 )
     {
         j = s.indexOf( search, i );

         if ( j > -1 )
         {
           s2.append( s.substring(i,j) );
           s2.append( replace );
           i = j + len;
         }
     }
     s2.append( s.substring(i, s.length()) );

     return s2.toString();
  }

  public static void main( String args[] )
  {
   System.out.println(
   substr( "Die Deutschen gucken im Schnitt täglich 201"
             + " Minuten in die Röhre",
   "i",
   "ia" ) );
    // Quelle: GfK
  }
}

Die Klasse StringBuffer stellt die Ersetzungsoperation replace(int start, int end, String s) bereit. Über diese und indexOf() ließe sich wiederum eine ähnliche Methode substr()für StringBuffer-Objekte konstruieren.

4.5 Zeichenkodierungen umwandeln 

Zeichen sind in Java immer in Unicode kodiert und ein String ist eine Folge von Zeichen. Wollen wir diese Zeichenkette etwa in eine Datei schreiben, so kann es bei Zeichen, die nicht im ASCII-Code enthalten sind, zu Problemen kommen. Die String-Klasse bietet daher die Methode getBytes(String encoding) an, die den String in eine spezielle Kodierung umwandeln kann. Eine Übersicht der verfügbaren Kodierungen (engl. encodings) ist unter http://java.sun.com/products/jdk/1.2/docs/guide/internat/encoding.doc.html zu finden. Die Kodierung könnte etwa »Cp850« heißen, die den alten IBM-Zeichensatz bezeichnet. Die Windows-NT Konsole nutzt zum Beispiel dieses Format. Für den alten EBCDIC-Zeichensatz ist die Codepage »Cp037«. Die Kodierung übernehmen unterschiedliche Klassen, die auch etwa vom Dienstprogramm native2ascii benutzt werden. Die Klasse OutputStreamWriter erzeugt einen neuen Datenstrom mit einer neuen Kodierung.

GetBytesConverter.java
import java.io.*;

public class GetBytesConverter
{
  public static void main( String args[] )
  {
    try
    {
      System.out.println( "Ich kann Ä Ü Ö und ß" 
);

      PrintWriter out = new PrintWriter(
        new OutputStreamWriter( System.out, "Cp850") );

      out.println("Ich kann Ä Ü Ö und ß");
      out.flush();
    }
    catch ( UnsupportedEncodingException e ) { System.err.println(e); 
}
  }

4.6 Sprachabhängiges Vergleichen mit der Collator–Klasse 

Mit der Collator-Klasse ist es möglich, Zeichenketten nach jeweils landesüblichen Kriterien zu vergleichen. So werden die Sprachbesonderheiten jedes Landes beachtet.

Ein Collator-Objekt wird vor seiner Benutzung mit getInstance() erzeugt. Dieser Funktion kann auch ein Argument übergeben werden, mit dem der jeweils gewünschte Ländercode ausgewählt werden kann: getInstance(Locale.GERMAN) ermöglicht richtiges Vergleichen für deutsche Zeichenketten. Die Länderbezeichnungen sind Konstanten aus der Locale-Klasse.

abstract class java.text.Collator

implements Comparator, Cloneable

static Collator getInstance() Liefert einen Collator für die aktuelle Landessprache.

static Collator getInstance( Locale desiredLocale ) Liefert einen Collator für die gewünschte Sprache.

abstract int compare( String source, String target ) Vergleicht die beiden Zeichenketten auf ihre Ordnung. Der Rückgabewert ist entweder <0, 0 oder >0.

int compare( Object o1, Object o2 ) Vergleicht die beiden Argumente auf ihre Ordnung. Ruft compare((String)o1, (String)o2) auf.

import java.util.*;
import java.text.*;

class CollatorDemo
{
  public static void comp( Collator col, String a, String b )
  {
    if ( col.compare( a, b ) < 0 )
      System.out.println( a+" < "+b );

    if ( col.compare( a, b ) == 0 )
      System.out.println( a+" = "+b );

    if ( col.compare( a, b ) > 0 )
      System.out.println( a+" > "+b );
  }

  public static void main( String args[] )
  {
    Collator col = Collator.getInstance( Locale.GERMAN );

    System.out.println( "Strength = PRIMARY" );
    col.setStrength( Collator.PRIMARY );
    comp( col, "abc", "ABC" );
    comp( col, "Quäken", "Quaken" );
    comp( col, "boß", "boss" );
    comp( col, "boß", "boxen" );

    System.out.println( "\nStrength =  SECONDARY" );
    col.setStrength( Collator.SECONDARY );
    comp( col, "abc", "ABC" );
    comp( col, "Quäken", "Quaken" );
    comp( col, "boß", "boss" );
    comp( col, "boß", "boxen" );

    System.out.println( "\nStrength =  TERTIARY" );
    col.setStrength( Collator.TERTIARY );
    comp( col, "abc", "ABC" );
    comp( col, "Quäken", "Quaken" );
    comp( col, "boß", "boss" );
    comp( col, "boß", "boxen" );
  }
}

Die Ausgabe⁶  ist Folgende.

Strength = PRIMARY
abc = ABC
Quäken = Quaken
boß = boss
boß < boxen

Strength =  SECONDARY
abc = ABC
Quäken > Quaken
boß = boss
boß < boxen

Strength =  TERTIARY
abc < ABC
Quäken > Quaken
boß > boss
boß < boxen

Die Collator-Klasse besitzt viele sinnvolle Methoden, die über die Vergleichs-Funktionalität der String- und StringBuffer-Klasse hinausgehen. So ist es über der Funktion setStrength() möglich, die Toleranz bei Vergleichen einzustellen. Beispielsweise erkennt der tolerante Vergleich »abc« und »ABC« als gleich.