理解Java字符串常量池与intern()方法
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理解Java字符串常量池與intern()方法
閱讀目錄
- Java內存區域?
- 兩種創建方式在內存中的區別
- 解釋開頭的例子
- intern()方法
- 參考資料
剛開始看字符串的時候，經常會看到類似的題，難免會有些不解，查看答案總會提到字符串常量池、運行常量池等概念，很容易讓人搞混。
下面就來說說Java中的字符串到底是怎樣創建的。
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Java內存區域?
String有兩種賦值方式，第一種是通過“字面量”賦值。
String str = "Hello";?第二種是通過new關鍵字創建新對象。
String str = new String("Hello");?要弄清楚這兩種方式的區別，首先要知道他們在內存中的存儲位置。
圖片來源：http://286.iteye.com/blog/1928180
我們平時所說的內存就是圖中的運行時數據區（Runtime Data Area），其中與字符串的創建有關的是方法區（Method Area）、堆區（Heap Area）和棧區（Stack Area）。
每當一個方法被執行時就會在棧區中創建一個棧幀（Stack Frame），基本數據類型和對象引用就存在棧幀中局部變量表（Local Variables）。
當一個類被加載之后，類信息就存儲在非堆的方法區中。在方法區中，有一塊叫做運行時常量池（Runtime Constant Pool）,它是每個類私有的，每個class文件中的“常量池”被加載器加載之后就映射存放在這，后面會說到這一點。
和String最相關的是字符串池（String Pool），其位置在方法區上面的駐留字符串（Interned Strings）的位置，之前一直把它和運行時常量池搞混，其實是兩個完全不同的存儲區域，字符串常量池是全局共享的。字符串調用String.intern()方法后，其引用就存放在String Pool中。
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兩種創建方式在內存中的區別
了解了這些概念，下面來說說究竟兩種字符串創建方式有何區別。
下面的Test類，在main方法里以“字面量”賦值的方式給字符串str賦值為“Hello”。
public class Test {public static void main(String[] args) {String str = "Hello";} }Test.java文件編譯后得到.class文件，里面包含了類的信息，其中有一塊叫做常量池（Constant Pool）的區域，.class常量池和內存中的常量池并不是一個東西。
.class文件常量池主要存儲的就包括字面量，字面量包括類中定義的常量，由于String是不可變的（String為什么是不可變的？），所以字符串“Hello”就存放在這。
當程序用到Test類時，Test.class被解析到內存中的方法區。.class文件中的常量池信息會被加載到運行時常量池，但String不是。
例子中“Hello”會在堆區中創建一個對象，同時會在字符串池（String Pool）存放一個它的引用，如下圖所示。
此時只是Test類剛剛被加載，主函數中的str并沒有被創建，而“Hello”對象已經創建在于堆中。
當主線程開始創建str變量的，虛擬機會去字符串池中找是否有equals(“Hello”)的String，如果相等就把在字符串池中“Hello”的引用復制給str。如果找不到相等的字符串，就會在堆中新建一個對象，同時把引用駐留在字符串池，再把引用賦給str。
當用字面量賦值的方法創建字符串時，無論創建多少次，只要字符串的值相同，它們所指向的都是堆中的同一個對象。
public class Test {public static void main(String[] args) {String str1 = "Hello";String str2 = “Hello”;String str3 = “Hello”;} }當利用new關鍵字去創建字符串時，前面加載的過程是一樣的，只是在運行時無論字符串池中有沒有與當前值相等的對象引用，都會在堆中新開辟一塊內存，創建一個對象。
public class Test {public static void main(String[] args) {String str1 = "Hello";String str2 = “Hello”;String str3 = new String("Hello");} }回到頂部
解釋開頭的例子
現在我們來回頭看之前的例子。
String s1 = "Hello"; String s2 = "Hello"; String s3 = "Hel" + "lo"; String s4 = "Hel" + new String("lo"); String s5 = new String("Hello"); String s6 = s5.intern(); String s7 = "H"; String s8 = "ello"; String s9 = s7 + s8;System.out.println(s1 == s2); // true System.out.println(s1 == s3); // true System.out.println(s1 == s4); // false System.out.println(s1 == s9); // false System.out.println(s4 == s5); // false System.out.println(s1 == s6); // true?有了上面的基礎，之前的問題就迎刃而解了。
s1在創建對象的同時，在字符串池中也創建了其對象的引用。
由于s2也是利用字面量創建，所以會先去字符串池中尋找是否有相等的字符串，顯然s1已經幫他創建好了，它可以直接使用其引用。那么s1和s2所指向的都是同一個地址，所以s1==s2。
s3是一個字符串拼接操作，參與拼接的部分都是字面量，編譯器會進行優化，在編譯時s3就變成“Hello”了，所以s1==s3。
s4雖然也是拼接，但“lo”是通過new關鍵字創建的，在編譯期無法知道它的地址，所以不能像s3一樣優化。所以必須要等到運行時才能確定，必然新對象的地址和前面的不同。
同理，s9由兩個變量拼接，編譯期也不知道他們的具體位置，不會做出優化。
s5是new出來的，在堆中的地址肯定和s4不同。
s6利用intern()方法得到了s5在字符串池的引用，并不是s5本身的地址。由于它們在字符串池的引用都指向同一個“Hello”對象，自然s1==s6。
?總結一下：
- 字面量創建字符串會先在字符串池中找，看是否有相等的對象，沒有的話就在堆中創建，把地址駐留在字符串池；有的話則直接用池中的引用，避免重復創建對象。
- new關鍵字創建時，前面的操作和字面量創建一樣，只不過最后在運行時會創建一個新對象，變量所引用的都是這個新對象的地址。
?由于不同版本的JDK內存會有些變化，JDK1.6字符串常量池在永久代，1.7移到了堆中，1.8用元空間代替了永久代。但是基本對上面的結論沒有影響，思想是一樣的。
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intern()方法
下面來說說跟字符常量池有關的intern()方法。
/*** Returns a canonical representation for the string object.* <p>* A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the* class {@code String}.* <p>* When the intern method is invoked, if the pool already contains a* string equal to this {@code String} object as determined by* the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is* returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the* pool and a reference to this {@code String} object is returned.* <p>* It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},* {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}* if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.* <p>* All literal strings and string-valued constant expressions are* interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the* <cite>The Java™ Language Specification</cite>.** @return a string that has the same contents as this string, but is* guaranteed to be from a pool of unique strings.*/public native String intern();這個方法是一個本地方法，注釋中描述得很清楚：“如果常量池中存在當前字符串，就會直接返回當前字符串；如果常量池中沒有此字符串，會將此字符串放入常量池中后，再返回”。
由于上面提到JDK1.6之后，字符串常量池在內存中的位置發生了變化，所以intern()方法在不同版本的JDK中也有所差別。
來看下面的代碼：
public static void main(String[] args) {String s = new String("1");s.intern();String s2 = "1";System.out.println(s == s2);String s3 = new String("1") + new String("1");s3.intern();String s4 = "11";System.out.println(s3 == s4); }在JDK1.6中的運行結果是false false，而在1.7中結果是false true。
將intern()語句下移一行。
public static void main(String[] args) {String s = new String("1");String s2 = "1";s.intern();System.out.println(s == s2);String s3 = new String("1") + new String("1");String s4 = "11";s3.intern();System.out.println(s3 == s4); }在JDK1.6中的運行結果是false false，在1.7中結果也是false false。
下面來解釋一下JDK1.6環境下的結果：
圖中綠色線條代表string對象的內容指向，黑色線條代表地址指向。
JDK1.6中的intern()方法只是返回常量池中的引用，上面說過，常量池中的引用所指向的對象和new出來的對象并不是一個，所以他們的地址自然不相同。
接著來說一下JDK1.7：
再貼一下代碼
public static void main(String[] args) {String s = new String("1");s.intern();String s2 = "1";System.out.println(s == s2);String s3 = new String("1") + new String("1");s3.intern();String s4 = "11";System.out.println(s3 == s4); }創建s3生成了兩個最終對象（不考慮兩個new String("1")，常量池中也沒有“11”），一個是s3，另一個是池中的“1”。如果在1.6中，s3調用intern()方法，則先在常量池中尋找是否有等于“11”的對象，本例中自然是沒有，然后會在堆中創建一個“11”的對象，并在常量池中存儲它的引用并返回。然而在1.7中調用intern()，如果這個字符串在常量池中是第一次出現，則不會重新創建對象，直接返回它在堆中的引用。在本例中，s4和s3指向的都是在堆中的那個對象，所以s3和s4的地址相等。
由于s是new出來的，所以會在常量池和堆中創建兩個不同的對象，s.intern()后，發現“1”并不是第一次出現在常量池了，所以接下來就和之前沒有區別了。
public static void main(String[] args) {String s = new String("1");String s2 = "1";s.intern();System.out.println(s == s2);String s3 = new String("1") + new String("1");String s4 = "11";s3.intern();System.out.println(s3 == s4); }將intern()語句下移一行后，執行順序發生改變，執行到intern()時，字符串常量池已經存在“1”和“11”了，并不是第一次出現，字面量對象依然指向的是常量池，所以字面量創建的對象和new的對象地址一定是不同的。
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參考資料
https://www.zhihu.com/question/29884421/answer/113785601
http://www.cnblogs.com/iyangyuan/p/4631696.html
https://tech.meituan.com/in_depth_understanding_string_intern.html
https://javaranch.com/journal/200409/ScjpTipLine-StringsLiterally.html ——【譯】Java中的字符串字面量
作者：沒課割綠地
出處：http://www.cnblogs.com/justcooooode
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以上是生活随笔為你收集整理的理解Java字符串常量池与intern()方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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