介紹

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，那麼字符串常量池的具體原理是什麼，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麼？
• 字符串常量池在哪裡？
• 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
• 為字符串開闢一個字符串常量池，類似於緩存區
• 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，實例化該字符串並放入池中
• 實現的基礎
• 實現該優化的基礎是因為字符串是不可變的，可以不用擔心數據衝突進行共享
• 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 

字符串常量池在哪裡

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，因此大小和生命週期不需要確定
• 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)
• 數據大小和生命週期是可以確定的，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於方法區

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？

1. 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

1. 在堆中 new 一個 String("abc") 對象
2. 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，那麼它就會被添加到裡面

 // 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，那麼看下面的例子:

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

1. 會分配一個11長度的char數組，並在常量池分配一個由這個char數組組成的字符串，然後由m去引用這個字符串
2. 用n去引用常量池裡邊的字符串，所以和n引用的是同一個對象
3. 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
4. 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裡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麼特別的關係):

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，並且用equal判斷的話也會返回true

原文：https://segmentfault.com/a/1190000009888357

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