您的位置 首页 java

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

来自:Hollis

String,是 Java 中除了基本数据类型以外,最为重要的一个类型了。很多人会认为他比较简单。但是和String有关的面试题有很多,下面我随便找两道面试题,看看你能不能都答对:

Q1:String s = new String(“hollis”);定义了几个对象。

Q2:如何理解String的intern方法?

上面这两个是面试题和String相关的比较常考的,很多人一般都知道答案。

A1:若常量池中已经存在”hollis”,则直接引用,也就是此时只会创建一个对象,如果常量池中不存在”hollis”,则先创建后引用,也就是有两个。

A2:当一个String实例调用intern()方法时,JVM会查找常量池中是否有相同Unicode的 字符串常量 ,如果有,则返回其的引用,如果没有,则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用;

两个答案看上去没有任何问题,但是,仔细想想好像哪里不对呀。

按照上面的两个面试题的回答,就是说new String会检查常量池,如果有的话就直接引用,如果不存在就要在常量池创建一个,那么还要intern干啥?难道以下代码是没有意义的吗?

String s = new String("Hollis").intern();
 

如果,每当我们使用new创建字符串的时候,都会到字符串池检查,然后返回。那么以下代码也应该输出结果都是true?

但是,以上代码输出结果为(base jdk1.8.0_73):

false
true
 

不知道,聪明的读者看完这段代码之后,是不是有点被搞蒙了,到底是怎么回事儿?

别急,且听我慢慢道来。

字面量 和运行时常量池

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。为了减少在JVM中创建的字符串的数量,字符串类维护了一个字符串常量池。

在JVM运行时区域的方法区中,有一块区域是运行时常量池,主要用来存储 编译期 生成的各种 字面量 符号引用

了解Class文件结构或者做过Java代码的 反编译 的朋友可能都知道,在java代码被javac编译之后,文件结构中是包含一部分Constant pool的。比如以下代码:

public static void main(String[] args) {
 String s = "Hollis";
}
 

经过编译后,常量池内容如下:

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

上面的Class文件中的常量池中,比较重要的几个内容:

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

上面几个常量中,s就是前面提到的 符号引用 ,而Hollis就是前面提到的 字面量 。而Class文件中的常量池部分的内容,会在运行期被运行时常量池加载进去。关于字面量,详情参考Java SE Specifications

new String创建了几个对象

下面,我们可以来分析下String s = new String(“Hollis”);创建对象情况了。

这段代码中,我们可以知道的是,在编译期, 符号引用 s和 字面量 Hollis会被加入到Class文件的常量池中,然后在类加载阶段,这两个常量会进入常量池。

但是,这个“进入”过程,并不会直接把所有类中定义的常量全部都加载进来,而是会做个比较,如果需要加到字符串常量池中的字符串已经存在,那么就不需要再把字符串字面量加载进来了。

所以,当我们说<若常量池中已经存在”hollis”,则直接引用,也就是此时只会创建一个对象>说的就是这个字符串字面量在字符串池中被创建的过程。

说完了编译期的事儿了,该到运行期了,在运行期,new String(“Hollis”);执行到的时候,是要在Java堆中创建一个字符串对象的,而这个对象所对应的字符串字面量是保存在字符串常量池中的。但是,String s = new String(“Hollis”);, 对象的符号引用s是保存在Java虚拟机栈上的,他保存的是堆中刚刚创建出来的的字符串对象的引用。

所以,你也就知道以下代码输出结果为false的原因了。

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

因为,==比较的是s1和s2在堆中创建的对象的地址,当然不同了。但是如果使用equals,那么比较的就是字面量的内容了,那就会得到true。

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

在不同版本的JDK中,Java堆和字符串常量池之间的关系也是不同的,这里为了方便表述,就画成两个独立的物理区域了。具体情况请参考Java虚拟机规范。

上图中s1和s2是两个完全不同的对象,在堆中有自己的内存空间,当然不相等了。

所以,String s = new String(“Hollis”);创建几个对象的答案你也就清楚了。

常量池中的“对象”是在编译期就确定好了的,在类被加载的时候创建的,如果类加载时,该字符串常量在常量池中已经有了,那这一步就省略了。堆中的对象是在运行期才确定的,在代码执行到new的时候创建的。

运行时常量池的动态扩展

编译期 生成的各种 字面量 符号引用 是运行时常量池中比较重要的一部分来源,但是并不是全部。那么还有一种情况,可以在运行期像运行时常量池中增加常量。那就是String的intern方法。

当一个String实例调用intern()方法时,JVM会查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量,如果有,则返回其的引用,如果没有,则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用;

intern()有两个作用,第一个是将字符串字面量放入常量池(如果池没有的话),第二个是返回这个常量的引用。

我们再来看下开头的那个让人产生疑惑的例子:

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

你可以简单的理解为String s1 = “Hollis”;和String s3 = new String(“Hollis”).intern();做的事情是一样的(但实际有些区别,这里暂不展开)。都是定义一个字符串对象,然后将其字符串字面量保存在常量池中,并把这个字面量的引用返回给定义好的对象引用。如下图:

一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

对于String s3 = new String(“Hollis”).intern();,在不调intern情况,s3指向的是JVM在堆中创建的那个对象的引用的(如图中的s2)。但是当执行了intern方法时,s3将指向字符串常量池中的那个字符串常量。

由于s1和s3都是字符串常量池中的字面量的引用,所以s1==s3。但是,s2的引用是堆中的对象,所以s2!=s1。

intern的正确用法

不知道,你有没有发现,在String s3 = new String(“Hollis”).intern();中,其实intern是多余的?

因为就算不用intern,Hollis作为一个字面量也会被加载到Class文件的常量池,进而加入到运行时常量池中,为啥还要多此一举呢?到底什么场景下才会用到intern呢?

在解释这个之前,我们先来看下以下代码:

在经过反编译后,得到代码如下:

可以发现,同样是字符串拼接,s3和s4在经过编译器编译后的实现方式并不一样。s3被转化成StringBuilder及append,而s4被直接拼接成新的字符串。

如果你感兴趣,你还能发现,String s4 = s1 + s2; 经过编译之后,常量池中是有两个字符串常量的分别是 Hollis、Chuang(其实Hollis和Chuang是String s1 = “Hollis”;和String s2 = “Chuang”;定义出来的),拼接结果HollisChuang并不在常量池中。

如果代码只有String s4 = “Hollis” + “Chuang”;,那么常量池中将只有HollisChuang而没有Hollis和 Chuang。

究其原因,是因为常量池要保存的是 已确定 的字面量值。也就是说,对于字符串的拼接,纯字面量和字面量的拼接,会把拼接结果作为常量保存到字符串。

如果在字符串拼接中,有一个参数是非字面量,而是一个变量的话,整个拼接操作会被编译成StringBuilder.append,这种情况编译器是无法知道其确定值的。只有在运行期才能确定。

那么,有了这个特性了,intern就有用武之地了。 那就是很多时候,我们在程序中用到的字符串是只有在运行期才能确定的,在编译期是无法确定的,那么也就没办法在编译期被加入到常量池中。

这时候,对于那种可能经常使用的字符串,使用intern进行定义,每次JVM运行到这段代码的时候,就会直接把常量池中该字面值的引用返回,这样就可以减少大量字符串对象的创建了。

如一美团点评团队的《深入解析String#intern》文中举的一个例子:

在以上代码中,我们明确的知道,会有很多重复的相同的字符串产生,但是这些字符串的值都是只有在运行期才能确定的。所以,只能我们通过intern显示的将其加入常量池,这样可以减少很多字符串的重复创建。

总结

我们再回到文章开头那个疑惑:按照上面的两个面试题的回答,就是说new String也会检查常量池,如果有的话就直接引用,如果不存在就要在常量池创建一个,那么还要intern干啥?难道以下代码是没有意义的吗?

String s = new String("Hollis").intern();
 

new String 所谓的“如果有的话就直接引用”,指的是Java堆中创建的String对象中包含的字符串字面量直接引用字符串池中的字面量对象。也就是说,还是要在堆里面创建对象的。

而intern中说的“如果有的话就直接返回其引用”,指的是会把字面量对象的引用直接返回给定义的对象。这个过程是不会在Java堆中再创建一个String对象的。

的确,以上代码的写法其实是使用intern是没什么意义的。因为字面量Hollis会作为编译期常量被加载到运行时常量池。

之所以能有以上的疑惑,其实是对字符串常量池、字面量等概念没有真正理解导致的。有些问题其实就是这样,单个问题,自己都知道答案,但是多个问题综合到一起就蒙了。归根结底是知识的理解还停留在点上,没有串成面。

本文中的内容欢迎大家讨论,因为笔者只是翻阅了部分JVM规范及Java语言规范,并未完全深入到虚拟机源码级别。如有偏颇请不吝赐教。 文中例子是为了方面讲解特意举的,如有不当之处望谅解。

文章来源:智云一二三科技

文章标题:一篇文章弄懂和String有关的那点事儿

文章地址:https://www.zhihuclub.com/194705.shtml

关于作者: 智云科技

热门文章

网站地图