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Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

2020-04-15 · 赣州新闻网 · 科技

字符串问题可谓是 Java 中经久不衰的问题,尤其是字符串常量池经常作为面试题出现。可即便是看似简单而又经常被提起的问题,还是有好多同学一知半解,看上去懂了,仔细分析起来却有发现不太明白。

背景说明

本文以 JDK 1.8 为讨论版本,虽然现在都已经D # W : ) . b JDK 14了,奈何我们还是钟爱 1.8。

一个提问引起的讨论

为什; . 4 @ , V l P么说到字符串常量呢,源于群里为数不多的一个程序员小姐姐的提问。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

这本来和字符串常量没有关系,后来,一个同学F ; 4 - 9 . B .说不只是 int ,换v K ^ m成 String 一样可以。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

为什么会有\"Java开发_北京B X ) ; C 4 k :\"这么奇特的字符串乱入呢,因为提出问题的这位小姐姐的群昵2 N F 4 v ]称叫这个,所以群里的同学开玩笑说,以为她是某个房地产大佬,要来开发北京。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

以上@ n z x是开个玩笑,好了,收。

字符串用 == 比较也是 true,这就有意思了。马上有机灵的小伙伴说这和字符串常量池有关系。没错,就是因为字符串常量池的原因。

第一张图其实没什么好2 ; 9 # 6说的,在 JDK 1.! ) z Y W8 之q - D } * K后已经不允许 Object 和 inz S . W ; A 3t 类型用 == 相比较了,编译直接报错。

第二张图中的代码才是重点要说的,我们可以把它简化成下面这段代码,用 == 符号比较字符串,之后的内容都从这几行代码出发~ w m / 1 x。

public static void&nbs8 S p;main(StW d u pring_ s ! args)&nby C k 2 g Osp;{
  &nbse E 0 x Wp;St1 u F vring s1 = \"古时的风筝\";
   System.out.println(s1 == \"古时的风筝l * #\");
}

当然,实际开发中强烈不推荐用 == 符号h r % R & u + 8 ;判断两个字符串是否相等,应该用 equals() 方法。

字符串常量池何许人也

为什么要有字符串常量池呢,像其他对象一样直接存在堆中不行吗,这就要问 Jav- 6 s ! q ea 语言的设计者了,当然,这么做也并不是拍脑袋想出来的。

这就要从字符串说起。

首先对象的分配要付出时间和空间上的 p S l h U h C开销,字符串可以说是和 8 个基本类型一样常用的类型,甚至比 8 个基本类型更加常用,故而频繁的创建字符串对象,对性能的影响是非常大的,所以,用常量池的方式可以` H 8很大程度上降低对象创建、分配的次数,从而提升性能。

在 JDK 1.7 之后(包括1.7),字符串常量池已经从方法区移到F & m m + P了堆中。

字面量赋值

我们把上面的那个实例代码拿过来

String s1 = \"古时的风筝\";

这是我们平时声明字符串变量的最常用的方式,这! e ; Y O h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p 8 S放到字符串常量池中,然后返回给变量。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

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V D ;址即可。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

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 trz * |ue。

new StriR ~ j Ong() 方式

与之对应的是用 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。

StrinW ^ b c h a og s2 = new String(\"古时的风筝\");

使用这种方式声e U k e & e明字符串变量的时候,会有两种情况发生。

第一种情况,字符串常量池之前已经存在+ w X V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= X } b在了相同内容的字符串常量。

  1. 首先会在堆中创建一个 s2 变量的对象引用;
  2. 然后将这个对象引用指向字符串常量I u F 1 A * Q池中的已经存在的常量;
Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

第二N E !种情况,字符串常量池中不存在相同k c a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} ; B |会直接在堆中创建一个字符串对象然后返回给变量。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

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/ ; m H r F i进去,然后再d t /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C Y 7 /结论:

String s1 = \"古时的风筝\";
String s2 = new Strin6 y 7 w J ( g )g(\"古时的风筝\");
String s3&z * X +nbsp;= new String(A L s $\"古时的风筝\");
System.out.println(s1==s2); // false
System.out.println(s2==s3);  // false 

以上代码,肯定输出P 1的都是 false,因为 new String() 不管你常量池中有没有,我都会y A E X $ K ;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A A ~ L X o L,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Z v w * _ o ` u符串常量池,存在的条件0 l [ 7 V h F @ )是使用 equas() 方法为ture,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D k ( F p不在字符串常量池_ T . 0 E q K d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[ Y v d 5 v 5 + I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 s2 = new Str@ 8 M v u h # *ing(\"古时的风筝\");

这时,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n q 5 f e中创建了一个相同字符串内容的对象。

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

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

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: w e符串常量池中不存在相同内容的字i l ; j ~ U q符串

使用 new String() 在堆中创建了一个字符串对象

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

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2 h F i L串对象。因2 ^ ! H I /为在 JDK 1.7 之后,字符串常量池不一定就是存字g t @ } H z q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x O A $ a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。

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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。

Java 字符串常量池漫游指南(图文并茂)

我明白了

通过以上的介绍,我们来看下面的一段代码返回的结果是什么

public q 7 N 8 @ , 4;class Test&nbs0 E x 7p;{

    puI g a l f -blic static void&* } x : : x Jnbsp;main(String argsW u : % 9 b)&F o / O T P ? Jnbsp;{
&nbz 6 5 5sp;   &nbs` n Q v & 3 f r h k 8p;    j ; ] # d 8  s3.intern()t v i _ g N h 9;
   &nbsS 4 O x ~ _ gp;    System.out.println(s2 K 8 ~ B V K K h d;== s3)9 Q c % v * {; // 【4】 false
&n? k , 1 b /bsp;     &n6 e vbsp; s3 = s3.intern();
        System.out.println(s2 == s3); // 【5】 true
        s4 = s4.intern();
        System.out.R 3 L zpR F Krintln(s3 ==&nb* d !sp;s4);&n4 E e Lbsp;// 【6】m g i S true
     V } r + 5 } #}
}

【1】R s m F:s1 == s2 返回 ture,因为都是字面量声明,全都指向字符串常量池X l O T 0 ~ 2中同一字符串。

【2】:8 n 8 ! g s2 == s3 返回 false,因为 new String()m Z l K 是在堆中新o : ( ^ $ 9 9 c 建对象,所以和常量池的常量不相同。

【3】: s3 == s4 返回 false,都k S U - A W B ,是在堆中新建对象,所以是两个对象,肯定不相同。

【4】: s2 == s3 返回 false,前面虽然调用了 intern() ,但是没有返回,不起作用。

【5】: s2 == s3 返回 ture,前面调用了 intev H 9rn() ,并且返回给了 s3 ,此时 s2、s3 都直接指向常量池的同一个字符v 3 8 p 3 $ ` W ~串。

【6】: s3 == s4 返回 true,和 s3 相同,都指向了常量池u D k P同一个字符串。

为啥我字符串就不可变

字符串常量池的基础就是字符串的不可变性,如果字符串是可变的,那想一想,常量池就没必要存在了。假设多个变量都指向字符串常量池的同一个字符串,然后呢,突然来了一行代码,不管三七二十一,G i 5 f直接把字符串给变了,那岂不是 jvm 世0 x j 1界大乱。

字符串不可变的根本原因应该是处于安全性考虑。

我们知道 jvm 类型加载的时候会用到类名,比如加载 java.lang.String 类型,如果字M ( G ! ] 9 i q }符串可变的话,那我替换成其他的字符,W / _ ( 2 z那岂不是很危险。

项目中会用到比如数据库连接串、账号、密码等字符串,只有不可变的连接串、用户名和密码才能保证安全性。

字符串在 Java 中的使用频O 5 ? W q n率可谓高之J _ c M 0 0 J [ F又高,那在高并发的情况下不可变性也使得对字P 1 ; U l b & 符串的读写操作不用考虑多线程竞争的情况。

还有就是 HashCode,HashCode 是判断两个对象是否完全相等的核心条件,另外,像 Set、Map 结构中的 key 值也需要用到 HashCode 来保证唯一性和一致性,因此不可变的 Has| y } Y _ Z ,hCode 才是安全可靠的。

最后一点就是上a d x | h / K面提到的,字符串对象的频繁创建会带来性能上的开销,所以,利用不可变性才有了字符串常量池,使得性能得以保障。

后话

知其然,也要知所以然。一知半解才不是我们追求的目标。不知道图画的够不够清晰,希望能帮助到对字符串常量池不甚了解的同学。


作者:古时的风筝
链接:https://jue2 R 0jin.im/post/5e969c7e51882573b2196417

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