Java String不可变特性研究发现的问题

Question

今天在研究Java中String的不可变性的时候，发现一个有趣的现象，直接上代码：

String str = "Hello String";
Field field = String.class.getDeclaredField("value");
field.setAccessible(true);
char[] value = (char [])field.get(str);
value[9] = 'o';
System.out.println(str); // Hello Strong
System.out.println(str == "Hello String"); //true
System.out.println(str == "Hello Strong"); //false

上面这段代码逻辑很简单，就是将str原本指向的内容“Hello String”中，字符数组的第10位将字符“i”换成了字符“o”，这时str的输出的内容其实是Hello Strong，但是我直接把str与常量Hello String进行==比较的时候发现返回的竟然是true。
我了解到的是Java中String存在一个常量池的概念，很明显Hello String作为字面量直接赋值其实就是在常量池中缓存了。
问题：我这里很明显将字符串内部的字符数组中的某一位换掉了，但是在常量池判断是，它仍是将修改的那段内容判断为Hello String常量了，即使str这时内容已经变成了Hello Strong，那么在常量池中是如何实现存储的，我的猜测是：是不是在字符串装入常量池的时候，有一个类似于HashMap的那种结构，key就是放入的常量，value就是指向的具体字符数组区域，从而出现了现在这种，即使我修改了字符数组，它的key仍然是之前的字符串常量这种效果，想不通，求哪位大佬解答，不胜感激~~

Answer 1

写在正文之前的话，本来下面的回答2天前就写好准备提交。。。结果一提交。。。emmm。。。害。。。正碰上。。。o(╯□╰)o

---

题主，你好，我来分享哈我的看法，做个补充，希望对你有所帮助，

其实正如_TNT_所说，字符串常量池确实就是一个hash表，也确实key为字符串做hash之后得到的，而value就是String对象的地址

所以只要你把字符串常量池理解为String对象的一个引用集合（collection）就可以了

（注：这里只是方便理解所以说是引用的集合，但实际上引用只会出现在栈上，而字符串常量池现在在堆里，里面只有地址，没有引用，所以下面第二张图画的是地址）

注意，这里是对象引用，不是字符串本身，或许很多人听着字符串常量池就会认为里面全是字符串，类似下面这个样子

但是其实是忘了String虽然有点特别，但是本质还是一个引用类型嘛，跟我们平常写的类都差不多，只是官方这里做了一个缓存罢了，所以其实字符串常量池是一个String对象的一个引用集合，类似下面这样

牢记字符串常量池里存的只是String的对象引用就行了

---

所以现在回过头看看题主的例子：

第一行String str = "Hello String";其实就是表明，变量str本身就是String对象（"Hello String"）的引用，并且这个引用已经放到了字符串常量池里，且和字符串"Hello String"做了hash绑定

先不用看接下来你怎么把"Hello String"变为"Hello Strong"，因为你后面的判断是基于==的，这个是比较引用是否相等的，跟值没啥关系

因此

System.out.println(str == "Hello String"); //true

就很好理解了，右边直接使用了字面量"Hello String"，那就会去字符串常量池里找，诶，找到了一个，当然这个也和str相等

而

System.out.println(str == "Hello Strong");//false

也很好理解了嘛，右边直接使用了字面量"Hello Strong"，同样也会字符串常量池里找，找不到，那就新生成一个String对象，并且把其地址和"Hello Strong"的hash绑定起来放到字符串常量池里，那两个地址肯定不一样，所以返回false

如果觉得我说明的还不太清楚，我再举个例子，比如下面这个代码

String str1 = new String("abc");

如果我画图的话，会这样表述

---

最后我们说说微凉提到的String类的intern方法

这个方法其实就是根据当前String对象的字符串值去字符串常量池里找，看能不能找到已经存在的String对象引用，有的话，就返回，没有就把该String对象的引用hash进字符串常量池里绑定起来

那微凉觉得懵逼的3个true其实原理都差不多了，比如：

System.out.println("Hello Strong".intern() == "Hello String".intern()); //true

左边嘛"Hello Strong".intern()那这肯定返回的是字符串常量池里根据"Hello Strong"字符串算出的hash值其对应引用

右边呢？"Hello String".intern()不难道是根据"Hello String"字符串算出的hash值其对应引用么？显然不是

谁调用intern()方法？

1. 那可不是字符串去调用啊，是对象调用的嘛
2. 对象怎么体现？那肯定根据引用找到的对象
3. 这里的引用是谁？那肯定是根据字面量"Hello String"找到的引用
4. 那"Hello String"找到的引用肯定是从字符串常量池里找到的引用，这个引用其实跟上面的变量str是一样的，对吧

那"Hello String".intern()其实就可以写成str.intern()，结合之前对intern方法的描述，str.intern()也就是表示，用String对象str的字符串值去字符串常量池里找，找得到就返回

诶~ 通了吧，这里str的字符串值可不再是"Hello String"了啊，而是被古灵精怪的题主改为"Hello Strong"了啊o(╯□╰)o，用"Hello Strong"在字符串常量池里找到的引用肯定跟左边的一样啊

以上仅是个人观点，仅供参考哈~<(￣ˇ￣)/

Answer 2

字符串常量池是一个哈希表，但是好像和代码中的现象没有关系…？

代码中所有的字符串字面量，以及编译器能拼出来的字符串，都会进常量池，官方文档。内容相同的字符串都是同一个对象，修改了其中一个，其他的也会一起被修改，用==判断返回true。

---

至于另外一个回答（分明是问题）里3的个true的现象也是差不多的道理：

• 全程只有两个字符串对象："Hello String" 和 "Hello Strong"
• 在修改之后，所有的"Hello String"的内容都已经变成了"Hello Strong"
• intern方法使用字符串的实际内容去字符串常量池里找字符串常量，返回的都是同一个"Hello Strong"对象
• 额外说一句，平时的"Hello".intern()的intern是多余的，因为字面量本来就在常量池里，无需intern

Answer 3

就是你猜测的那样

Answer 4

        String str = "Hello String";
        Field field = String.class.getDeclaredField("value");
        field.setAccessible(true);
        char[] value = (char [])field.get(str);
        value[9] = 'o';
        System.out.println(str.intern()); // Hello Strong
        System.out.println("Hello Strong".intern() == "Hello String".intern()); //true
        System.out.println(str.intern() == "Hello String".intern()); //true
        System.out.println(str.intern() == "Hello Strong".intern()); //true

3个true,说实话，我也有点懵逼，等待解答

Answer 5

其实题主在你的测试代码最后再加一句就容易明白了：

System.out.println("Hello String");

结果输出的是"Hello Strong"。

为什么呢？因为题主你把"Hello String"所指向的实际对象的值改成"Hello Strong"了。

本来String是不可变对象，值是改不了的，但题主很有想法，很好的尝试。