Java String:字符串常量池(轉)


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,那么字符串常量池的具體原理是什么?

  • 字符串常量池的設計思想是什么?

  • 字符串常量池在哪里?

  • 如何操作字符串常量池?

字符串常量池的設計思想

  1. 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

  2. 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

    • 為字符串開辟一個字符串常量池,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

  1. 實現的基礎

    • 實現該優化的基礎是因為字符串是不可變的,可以不用擔心數據沖突進行共享

    • 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,這就意味着它們一直引用着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  

 

字符串常量池在哪里

在分析字符串常量池的位置時,首先了解一下堆、棧、方法區:

 

 

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,因此大小和生命周期不需要確定

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)

數據大小和生命周期是可以確定的,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

  2. 在堆中 new 一個 String("abc") 對象

  3. 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()

  • 當調用 intern() 方法時,編譯器會將字符串添加到常量池中(stringTable維護),並返回指向該常量的引用。

 

 

// 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
 

字面量可以理解為實際值,int a = 8中的8和String a = "hello"中的hello都是字面量

符號引用就是一個字符串,只要我們在代碼中引用了一個非字面量的東西,不管它是變量還是常量,它都只是由一個字符串定義的符號,這個字符串存在常量池里,類加載的時候第一次加載到這個符號時,就會將這個符號引用(字符串)解析成直接引用(指針)

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. 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,然后由m去引用這個字符串

  2. 用n去引用常量池里邊的字符串,所以和m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着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里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么特別的關系):

 

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,n,u,v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


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