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Java技术专题-JVM研究系列(11)字符串常量池的研究分析

  • xuxiang
  • 7
  • 2021-04-15 00:59

前提概要

在我们学习Java的中期或者后期的时候,也许你是一个比较熟悉或者深入了解java的开发人员,但是也避免不了会有一些知识盲区或者是误区,其中字符串是我们最常用也是最容易出错的知识点,在不断的进化中,在字符串对象以及字符串常量池也有着不断的变化和调整。本文以 我的最爱也是LTS版本的JDK 1.8 为讨论版本。

字符串常量池

之所以存在字符串常量池,主要是考虑到String字符串类型比八大基本类型更加复杂,并且使用的频率也更加频繁,经常创建字符串对象会造成性能瓶颈,所以采用相似度机制,将字符串进行复用(享元模式)。

在JDK 1.7 之后(包括1.7),字符串常量池已经从方法区移到了堆中。

字面量赋值

String s1 = "古时的风筝";

上面是字符串变量的最常用的方式,这种方式叫做字面量声明,也就用把字符串用双引号引起来,然后赋值给一个变量。这种情况下会直接将字符串放到字符串常量池中,然后返回给变量。

那这是我再声明一个内容相同的字符串,会发现字符串常量池中已经存在了,那直接指向常量池中的地址即可。

例如上图所示,声明了 s1 和 s2,到最后都是指向同一个常量池的地址,所以 s1== s2 的结果是 true。

new String()方式

用 new String() 的方式,但是基本上不建议这么用,除非有特殊的逻辑需要。

String a = "古时的";
String s2 = new String(a + "风筝");

使用这种方式声明字符串变量的时候,会有两种情况发生,

字符串常量池之前已经存在相同字符串。

比如在使用 new 之前,已经用字面量声明的方式声明了一个变量,此时字符串常量池中已经存在了相同内容的字符串常量。

  • 首先会在堆中创建一个 s2 变量的对象引用;
  • 然后将这个对象引用指向字符串常量池中的已经存在的常量

字符串常量池中不存在相同内容的常量

之前没有任何地方用到了这个字符串,第一次声明这个字符串就用的是 new String() 的方式,这种情况下会直接在堆中创建一个字符串对象然后返回给变量。

我看到好多地方说,如果字符串常量池中不存在的话,就先把字符串先放进去,然后再引用字符串常量池的这个常量对象,这种说法是有问题的,只是 new String() 的话,如果池中没有也不会放一份进去

基于 new String() 的这种特性,我们可以得出一个结论:

String s1 = "古时的风筝";
String a = "古时的";
String s2 = new String(a + "风筝");
String s3 = new String(a + "风筝");
System.out.println(s1==s2); // false
System.out.println(s2==s3);  // false

以上代码,肯定输出的都是 false,因为 new String() 不管你常量池中有没有,我都会在堆中新建一个对象,新建出来的对象,当然不会和其他对象相等。

intern() 池化

那什么时候会放到字符串常量池呢,就是在使用 intern() 方法之后。 intern() 的定义:

  • 如果当前字符串内容存在于字符串常量池,存在的条件是使用 equas() 方法为true,也就是内容是一样的,那直接返回此字符串在常量池的引用;
  • 如果之前不在字符串常量池中,那么在常量池创建一个引用并且指向堆中已存在的字符串,然后返回常量池中的地址

第一种情况,准备池化的字符串与字符串常量池中的字符串有相同(equas()判断)

String s1 = "古时的风筝";
String a = "古时的";
String s2 = new String(a + "风筝");
s2 = s2.intern();

这个字符串常量已经在常量池存在了,这时,再 new 了一个新的对象 s2,并在堆中创建了一个相同字符串内容的对象。

这时,s1 == s2 会返回 fasle。然后我们调用 s2 = s2.intern(),将池化操作返回的结果赋值给 s2,就会发生如下的变化。

此时,再次判断 s1 == s2 ,就会返回 true,因为它们都指向了字符串常量池的同一个字符串。

第二种情况,字符串常量池中不存在相同内容的字符串

使用 new String() 在堆中创建了一个字符串对象

使用了intern()之后发生了什么呢,在常量池新增了一个对象,但是并没有将字符串复制一份到常量池,而是直接指向了之前已经存在于堆中的字符串对象。

因为在 JDK 1.7 之后,字符串常量池不一定就是存字符串对象的,还有可能存储的是一个指向堆中地址的引用,现在说的就是这种情况,注意了,下图是只调用了 s2.intern(),并没有返回给一个变量。其中字符串常量池(0x88)指向堆中字符串对象(0x99)就是intern() 的过程。

只有当我们把 s2.intern() 的结果返回给 s2 时,s2 才真正的指向字符串常量池。

   public static void main(String[] args) {
 		String s1 = "古时的风筝";
		String s2 = "古时的风筝";
		String a = "古时的";
		String s3 = new String(a + "风筝");
		String s4 = new String(a + "风筝");
	    System.out.println(s1 == s2); // 【1】 true
	    System.out.println(s2 == s3); // 【2】 false
	    System.out.println(s3 == s4); // 【3】 false
	    s3.intern();
	    System.out.println(s2 == s3); // 【4】 false
	    s3 = s3.intern();
	    System.out.println(s2 == s3); // 【5】 true
	    s4 = s4.intern();
	    System.out.println(s3 == s4); // 【6】 true
  }

  • ① 使用字符串直接量时会在常量池创建对象,当然必须是常量折叠之后的。
  • ② 使用new String()时,new产生的字符串对象是位于堆中,而不是常量池中。
  • ③ JDK7之后intern()发生过变化,现在如果常量池中不存在这个对像,不会复制到常量池中,而是简单的使用堆中已有字符串对象。
  • ④ JDK7以前的intern()不是这样子的,以前会在常量池中创建一个新的对象,你可以将你的代码,在JDK6中测试一下,结果应该会不同。所以,你的问题不在new String()上,而是在intern()上,前者与常量池从来就没有关系。


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