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資訊專欄INFORMATION COLUMN

String：字符串常量池

lidashuang / 3479人閱讀

作為最基礎(chǔ)的引用數(shù)據(jù)類型，Java 設(shè)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(shè)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(shè)計思想

字符串的分配，和其他的對象分配一樣，耗費(fèi)高昂的時間與空間代價，作為最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，大量頻繁的創(chuàng)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(nèi)存開銷，在實(shí)例化字符串常量的時候進(jìn)行了一些優(yōu)化

為字符串開辟一個字符串常量池，類似于緩存區(qū)

創(chuàng)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(shí)例，不存在，實(shí)例化該字符串并放入池中

實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)

實(shí)現(xiàn)該優(yōu)化的基礎(chǔ)是因?yàn)樽址遣豢勺兊?，可以不用?dān)心數(shù)據(jù)沖突進(jìn)行共享

運(yùn)行時實(shí)例創(chuàng)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(hù)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(yīng)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(qū)：

堆

存儲的是對象，每個對象都包含一個與之對應(yīng)的class

JVM只有一個堆區(qū)(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(fù)責(zé)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(qū)，棧中只保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的對象和自定義對象的引用(不是對象)

每個棧中的數(shù)據(jù)(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(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)(存放操作指令)

數(shù)據(jù)大小和生命周期是可以確定的，當(dāng)沒有引用指向數(shù)據(jù)時，這個數(shù)據(jù)就會自動消失

方法區(qū)

靜態(tài)區(qū)，跟堆一樣，被所有的線程共享

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

字符串常量池則存在于方法區(qū)

代碼：堆棧方法區(qū)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(chuàng)建

面試題：String str4 = new String(“abc”) 創(chuàng)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(yīng)的引用實(shí)例

沒有則創(chuàng)建對應(yīng)的實(shí)例對象

在堆中 new 一個 String("abc") 對象

將對象地址賦值給str4,創(chuàng)建一個引用

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

根據(jù)字面量，往往會提出這樣的變式題：

String str1 = new String("A"+"B") ; 會創(chuàng)建多少個對象?
String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 會創(chuàng)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(chǔ)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(shí)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(chuàng)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(bǔ)充：字面量和常量池初探

字符串對象內(nèi)部是用字符數(shù)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(shù)組，并在常量池分配一個由這個char數(shù)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(nèi)部的字符數(shù)組引用著m內(nèi)部的字符數(shù)組

同樣會生成一個新的字符串，但內(nèi)部的字符數(shù)組引用常量池里邊的字符串內(nèi)部的字符數(shù)組，意思是和u是同樣的字符數(shù)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(shí)沒什么特別的關(guān)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(jié)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(shù)組，并且用equal判斷的話也會返回true

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lidashuang

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