java string toCharArray()将字符串转换为字符数组

方法定义

public char[] toCharArray()

作用：将字符串内容复制到新的字符数组中
返回值：包含字符串所有字符的 char[] 数组
时间复杂度：O(n)（需要遍历所有字符）
空间复杂度：O(n)（创建与字符串长度相同的数组）

功能说明

输入字符串	返回的字符数组	说明
`"Java"`	`['J','a','v','a']`	完整复制所有字符
`""`	`[]`（空数组）	空字符串返回长度0的数组
`" "`（双空格）	`[' ', ' ']`	保留所有空白字符
`"你好"`	`['\u4F60','\u597D']`	正确处理Unicode字符

示例代码

基础用法

String str = "Hello";
char[] charArray = str.toCharArray();
System.out.println(Arrays.toString(charArray)); 
// 输出: [H, e, l, l, o]

常见应用场景

// 1. 字符串反转
public static String reverseString(String s) {
    char[] chars = s.toCharArray();
    int left = 0, right = chars.length - 1;
    while (left < right) {
        char temp = chars[left];
        chars[left++] = chars[right];
        chars[right--] = temp;
    }
    return new String(chars);
}

// 2. 统计字符出现次数
public static int countChar(String str, char target) {
    int count = 0;
    for (char c : str.toCharArray()) {
        if (c == target) count++;
    }
    return count;
}

// 3. 修改特定字符
String text = "apple";
char[] arr = text.toCharArray();
arr[0] = 'A';  // 首字母大写
String result = new String(arr);  // "Apple"

使用技巧

与charAt()的取舍：
- 需要多次访问字符 → 用 toCharArray()（减少方法调用开销）
- 只需单次访问 → 用 charAt()（节省内存）
```
// 多次访问场景（推荐）
for (char c : str.toCharArray()) { ... }

// 单次访问场景（推荐）
char firstChar = str.charAt(0);
```

配合字符串构造器：

char[] data = {'a','b','c'};
String s = new String(data);  // 数组转字符串

空字符串安全处理：

char[] arr = str.toCharArray();
if (arr.length > 0) { ... }  // 避免空数组操作

常见错误与注意事项

修改数组不影响原字符串：

String original = "text";
char[] arr = original.toCharArray();
arr[0] = 'T';  // 修改数组
System.out.println(original);  // 仍输出 "text"（字符串不可变）

未处理空字符串：

char[] arr = "".toCharArray();
System.out.println(arr[0]);  // ❌ 抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException

内存浪费（大字符串）：

// 10MB字符串转换消耗20MB内存（堆内存压力）
char[] hugeArray = largeString.toCharArray();

最佳实践与性能优化

避免大字符串转换：

// 替代方案：使用 charAt() 遍历
for (int i = 0; i < largeStr.length(); i++) {
    char c = largeStr.charAt(i);  // 不创建额外数组
}

复用字符数组（高频操作）：

// 对象复用减少GC压力
private static final ThreadLocal<char[]> BUFFER = 
    ThreadLocal.withInitial(() -> new char[1024]);

void processString(String str) {
    char[] buffer = BUFFER.get();
    if (buffer.length < str.length()) {
        buffer = new char[str.length()];
        BUFFER.set(buffer);
    }
    str.getChars(0, str.length(), buffer, 0);
    // 使用buffer操作...
}

选择高效字符处理： | 场景 | 推荐方式 | 原因 | |-----------------------|----------------------------|-------------------------------| | 单字符操作 | charAt() | 零内存分配 | | 高频随机访问 | toCharArray() | 数组访问比charAt()快~30% | | 超大字符串(>1MB) | 流式处理或charAt() | 避免OOM |

总结

关键点	说明
核心作用	创建字符串的字符数组副本
内存特性	每次调用都生成新数组（内存敏感场景需谨慎）
不可变性影响	修改返回的数组不会改变原字符串
性能取舍	高频访问用数组，大字符串用`charAt()`
线程安全	纯本地操作，线程安全
替代方案	`getChars()`（直接填充现有数组）

实践建议：

📌 小字符串处理：优先使用 toCharArray() 获得更简洁的代码和更好性能
⚠️ 大字符串处理：使用 charAt() 或流式处理避免内存溢出
🔄 修改需求：操作数组后必须通过 new String(char[]) 重建字符串
💡 内存优化：复用字符数组对象减少GC压力（适用于高频调用场景）

通过合理选择字符访问方式，可在代码简洁性和性能内存之间取得最佳平衡。