String：字符串常量池

作为最基础的引用数据类型，Java 设计者为 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体原理是什么，我们带着以下三个问题，去理解字符串常量池：

• 字符串常量池的设计意图是什么？

• 字符串常量池在哪里？

• 如何操作字符串常量池？

字符串常量池的设计思想

• 字符串的分配，和其他的对象分配一样，耗费高昂的时间与空间代价，作为最基础的数据类型，大量频繁的创建字符串，极大程度地影响程序的性能

• JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候进行了一些优化

  • 为字符串开辟一个字符串常量池，类似于缓存区

  • 创建字符串常量时，首先坚持字符串常量池是否存在该字符串

  • 存在该字符串，返回引用实例，不存在，实例化该字符串并放入池中

• 实现的基础

  • 实现该优化的基础是因为字符串是不可变的，可以不用担心数据冲突进行共享

  • 运行时实例创建的全局字符串常量池中有一个表，总是为池中每个唯一的字符串对象维护一个引用,这就意味着它们一直引用着字符串常量池中的对象，所以，在常量池中的这些字符串不会被垃圾收集器回收

代码：从字符串常量池中获取相应的字符串

  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时，首先了解一下堆、栈、方法区：

• 堆

  • 存储的是对象，每个对象都包含一个与之对应的class

  • JVM只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身

  • 对象的由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定

• 栈

  • 每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)

  • 每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的

  • 栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)

  • 数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，这个数据就会自动消失

• 方法区

  • 静态区，跟堆一样，被所有的线程共享

  • 方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量

字符串常量池则存在于方法区

代码：堆栈方法区存储字符串

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

字符串对象的创建

面试题：String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象？

1. 在常量池中查找是否有“abc”对象

   • 有则返回对应的引用实例

   • 没有则创建对应的实例对象

2. 在堆中 new 一个 String("abc") 对象

3. 将对象地址赋值给str4,创建一个引用

所以，常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象，否则创建一个对象，以及创建一个引用

根据字面量，往往会提出这样的变式题：

String str1 = new String("A"+"B") ; 会创建多少个对象?
String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 会创建多少个对象?

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

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

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代码：基础类型的变量和常量，变量和引用存储在栈中，常量存储在常量池中

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

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

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操作字符串常量池的方式

• JVM实例化字符串常量池时

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

• String.intern()

通过new操作符创建的字符串对象不指向字符串池中的任何对象，但是可以通过使用字符串的intern()方法来指向其中的某一个。java.lang.String.intern()返回一个保留池字符串，就是一个在全局字符串池中有了一个入口。如果以前没有在全局字符串池中，那么它就会被添加到里面

        // 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

补充：字面量和常量池初探

字符串对象内部是用字符数组存储的，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");

1. 会分配一个11长度的char数组，并在常量池分配一个由这个char数组组成的字符串，然后由m去引用这个字符串

2. 用n去引用常量池里边的字符串，所以和n引用的是同一个对象

3. 生成一个新的字符串，但内部的字符数组引用着m内部的字符数组

4. 同样会生成一个新的字符串，但内部的字符数组引用常量池里边的字符串内部的字符数组，意思是和u是同样的字符数组

使用图来表示的话，情况就大概是这样的(使用虚线只是表示两者其实没什么特别的关系):

测试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 
    

结论：

• m和n是同一个对象

• m,u,v都是不同的对象

• m,u,v,n但都使用了同样的字符数组，并且用equal判断的话也会返回true