Когда стоит выбрать char[] вместо String?

Первая, очевидная причина – оптимизация. Если вам заранее известен размер строки, и он фиксирован, может быть полезно выбрать массив. Если программа работает с неизменяемыми подстроками, удобно представить их в виде offset-ов общего массива (как это было сделано раньше в самом String).

Следует помнить, что оптимизировать нужно осознанно и своевременно. JVM тоже прикладывает усилия по оптимизации строк (вроде интернирования), которые могут оказаться эффективнее ваших.