String：字符串常量池

lidashuang 發布于2019-08-16 10:38 / 3474人閱讀

作為最基礎的引用數據類型，Java 設計者為 String 提供了字符串常量池以提高其性能，那么字符串常量池的具體原理是什么，我們帶著以下三個問題，去理解字符串常量池：

字符串常量池的設計意圖是什么？

字符串常量池在哪里？

如何操作字符串常量池？

字符串常量池的設計思想

字符串的分配，和其他的對象分配一樣，耗費高昂的時間與空間代價，作為最基礎的數據類型，大量頻繁的創建字符串，極大程度地影響程序的性能

JVM為了提高性能和減少內存開銷，在實例化字符串常量的時候進行了一些優化

為字符串開辟一個字符串常量池，類似于緩存區

創建字符串常量時，首先堅持字符串常量池是否存在該字符串

存在該字符串，返回引用實例，不存在，實例化該字符串并放入池中

實現的基礎

實現該優化的基礎是因為字符串是不可變的，可以不用擔心數據沖突進行共享

運行時實例創建的全局字符串常量池中有一個表，總是為池中每個唯一的字符串對象維護一個引用,這就意味著它們一直引用著字符串常量池中的對象，所以，在常量池中的這些字符串不會被垃圾收集器回收

代碼：從字符串常量池中獲取相應的字符串

  String str1 = “hello”;
  String str2 = “hello”;
  
  System.out.printl（"str1 == str2" : str1 == str2 ) //true

字符串常量池在哪里

在分析字符串常量池的位置時，首先了解一下堆、棧、方法區：

堆

存儲的是對象，每個對象都包含一個與之對應的class

JVM只有一個堆區(heap)被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對象引用，只存放對象本身

對象的由垃圾回收器負責回收，因此大小和生命周期不需要確定

棧

每個線程包含一個棧區，棧中只保存基礎數據類型的對象和自定義對象的引用(不是對象)

每個棧中的數據(原始類型和對象引用)都是私有的

棧分為3個部分：基本類型變量區、執行環境上下文、操作指令區(存放操作指令)

數據大小和生命周期是可以確定的，當沒有引用指向數據時，這個數據就會自動消失

方法區

靜態區，跟堆一樣，被所有的線程共享

方法區中包含的都是在整個程序中永遠唯一的元素，如class，static變量

字符串常量池則存在于方法區

代碼：堆棧方法區存儲字符串

String str1 = “abc”;
String str2 = “abc”;
String str3 = “abc”;
String str4 = new String(“abc”);
String str5 = new String(“abc”);

字符串對象的創建

面試題：String str4 = new String(“abc”) 創建多少個對象？

在常量池中查找是否有“abc”對象

有則返回對應的引用實例

沒有則創建對應的實例對象

在堆中 new 一個 String("abc") 對象

將對象地址賦值給str4,創建一個引用

所以，常量池中沒有“abc”字面量則創建兩個對象，否則創建一個對象，以及創建一個引用

根據字面量，往往會提出這樣的變式題：

String str1 = new String("A"+"B") ; 會創建多少個對象?
String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 會創建多少個對象?

str1：
字符串常量池："A","B","AB" : 3個
堆：new String("AB") ：1個
引用： str1 ：1個
總共： 5個

str2 ：
字符串常量池："ABC" : 1個
堆：new String("ABC") ：1個
引用： str2 ：1個
總共： 3個

代碼：基礎類型的變量和常量，變量和引用存儲在棧中，常量存儲在常量池中

int a1 = 1;
int a2 = 1;
int a3 = 1;

public static int INT1 =1 ;
public static int INT2 =1 ;
public static int INT3 =1 ;

操作字符串常量池的方式

JVM實例化字符串常量池時

  String str1 = “hello”;
  String str2 = “hello”;
  
  System.out.printl（"str1 == str2" : str1 == str2 ) //true

String.intern()

通過new操作符創建的字符串對象不指向字符串池中的任何對象，但是可以通過使用字符串的intern()方法來指向其中的某一個。java.lang.String.intern()返回一個保留池字符串，就是一個在全局字符串池中有了一個入口。如果以前沒有在全局字符串池中，那么它就會被添加到里面

        // Create three strings in three different ways.
        String s1 = "Hello";
        String s2 = new StringBuffer("He").append("llo").toString();
        String s3 = s2.intern();
 
        // Determine which strings are equivalent using the ==
        // operator
        System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2)); // false
        System.out.println("s1 == s3? " + (s1 == s3)); // true

補充：字面量和常量池初探

字符串對象內部是用字符數組存儲的，那么看下面的例子:

    String m = "hello,world";
    String n = "hello,world";
    String u = new String(m);
    String v = new String("hello,world");

會分配一個11長度的char數組，并在常量池分配一個由這個char數組組成的字符串，然后由m去引用這個字符串

用n去引用常量池里邊的字符串，所以和n引用的是同一個對象

生成一個新的字符串，但內部的字符數組引用著m內部的字符數組

同樣會生成一個新的字符串，但內部的字符數組引用常量池里邊的字符串內部的字符數組，意思是和u是同樣的字符數組

使用圖來表示的話，情況就大概是這樣的(使用虛線只是表示兩者其實沒什么特別的關系):

測試demo：

            String m = "hello,world";
            String n = "hello,world";
            String u = new String(m);
            String v = new String("hello,world");
            
            System.out.println(m == n); //true 
            System.out.println(m == u); //false
            System.out.println(m == v); //false
            System.out.println(u == v); //false

結論：

m和n是同一個對象

m,u,v都是不同的對象

m,u,v,n但都使用了同樣的字符數組，并且用equal判斷的話也會返回true

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