如何進(jìn)行Java字符串池String Pool的深度解析

這篇文章給大家介紹如何進(jìn)行Java字符串池String Pool的深度解析，內(nèi)容非常詳細(xì)，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對(duì)大家能有所幫助。

      在工作中，String類是我們使用頻率非常高的一種對(duì)象類型。JVM為了提升性能和減少內(nèi)存開銷，避免字符串的重復(fù)創(chuàng)建，其維護(hù)了一塊特殊的內(nèi)存空間，這就是我們今天要討論的核心，即字符串池（String Pool）。字符串池由String類私有的維護(hù)。

      我們知道，在Java中有兩種創(chuàng)建字符串對(duì)象的方式：1）采用字面值的方式賦值  2）采用new關(guān)鍵字新建一個(gè)字符串對(duì)象。這兩種方式在性能和內(nèi)存占用方面存在著差別。

      方式一：采用字面值的方式賦值，例如：

      采用字面值的方式創(chuàng)建一個(gè)字符串時(shí)，JVM首先會(huì)去字符串池中查找是否存在"aaa"這個(gè)對(duì)象，如果不存在，則在字符串池中創(chuàng)建"aaa"這個(gè)對(duì)象，然后將池中"aaa"這個(gè)對(duì)象的引用地址返回給字符串常量str，這樣str會(huì)指向池中"aaa"這個(gè)字符串對(duì)象；如果存在，則不創(chuàng)建任何對(duì)象，直接將池中"aaa"這個(gè)對(duì)象的地址返回，賦給字符串常量。

      在本例中，執(zhí)行：str == str2 ，會(huì)得到以下結(jié)果：

      這是因?yàn)?，?chuàng)建字符串對(duì)象str2時(shí)，字符串池中已經(jīng)存在"aaa"這個(gè)對(duì)象，直接把對(duì)象"aaa"的引用地址返回給str2，這樣str2指向了池中"aaa"這個(gè)對(duì)象，也就是說str和str2指向了同一個(gè)對(duì)象，因此語句System.out.println(str == str2)輸出：true。

     方式二：采用new關(guān)鍵字新建一個(gè)字符串對(duì)象，例如：

     采用new關(guān)鍵字新建一個(gè)字符串對(duì)象時(shí)，JVM首先在字符串池中查找有沒有"aaa"這個(gè)字符串對(duì)象，如果有，則不在池中再去創(chuàng)建"aaa"這個(gè)對(duì)象了，直接在堆中創(chuàng)建一個(gè)"aaa"字符串對(duì)象，然后將堆中的這個(gè)"aaa"對(duì)象的地址返回賦給引用str3，這樣，str3就指向了堆中創(chuàng)建的這個(gè)"aaa"字符串對(duì)象；如果沒有，則首先在字符串池中創(chuàng)建一個(gè)"aaa"字符串對(duì)象，然后再在堆中創(chuàng)建一個(gè)"aaa"字符串對(duì)象，然后將堆中這個(gè)"aaa"字符串對(duì)象的地址返回賦給str3引用，這樣，str3指向了堆中創(chuàng)建的這個(gè)"aaa"字符串對(duì)象。

     在這個(gè)例子中，執(zhí)行：str3 == str4，得到以下結(jié)果：

     因?yàn)?，采用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，每次new出來的都是一個(gè)新的對(duì)象，也即是說引用str3和str4指向的是兩個(gè)不同的對(duì)象，因此語句System.out.println(str3 == str4)輸出：false。

     字符串池的實(shí)現(xiàn)有一個(gè)前提條件：String對(duì)象是不可變的。因?yàn)檫@樣可以保證多個(gè)引用可以同事指向字符串池中的同一個(gè)對(duì)象。如果字符串是可變的，那么一個(gè)引用操作改變了對(duì)象的值，對(duì)其他引用會(huì)有影響，這樣顯然是不合理的。

     字符串池的優(yōu)缺點(diǎn)：字符串池的優(yōu)點(diǎn)就是避免了相同內(nèi)容的字符串的創(chuàng)建，節(jié)省了內(nèi)存，省去了創(chuàng)建相同字符串的時(shí)間，同時(shí)提升了性能；另一方面，字符串池的缺點(diǎn)就是犧牲了JVM在常量池中遍歷對(duì)象所需要的時(shí)間，不過其時(shí)間成本相比而言比較低。

     intern方法使用：一個(gè)初始為空的字符串池，它由類String獨(dú)自維護(hù)。當(dāng)調(diào)用 intern方法時(shí)，如果池已經(jīng)包含一個(gè)等于此String對(duì)象的字符串（用equals(oject)方法確定），則返回池中的字符串。否則，將此String對(duì)象添加到池中，并返回此String對(duì)象的引用。 對(duì)于任意兩個(gè)字符串s和t，當(dāng)且僅當(dāng)s.equals(t)為true時(shí)，s.instan() == t.instan才為true。所有字面值字符串和字符串賦值常量表達(dá)式都使用 intern方法進(jìn)行操作。

     GC回收：字符串池中維護(hù)了共享的字符串對(duì)象，這些字符串不會(huì)被垃圾收集器回收。

     Java語言規(guī)范（Java Language Specification）中對(duì)字符串做出了如下說明：每一個(gè)字符串常量都是指向一個(gè)字符串類實(shí)例的引用。字符串對(duì)象有一個(gè)固定值。字符串常量，或者一般的說，常量表達(dá)式中的字符串都被使用方法 String.intern進(jìn)行保留來共享唯一的實(shí)例。以上是Java語言規(guī)范中的原文，比較官方，用更通俗易懂的語言翻譯過來主要說明了三點(diǎn)：1）每一個(gè)字符串常量都指向字符串池中或者堆內(nèi)存中的一個(gè)字符串實(shí)例；2）字符串對(duì)象值是固定的，一旦創(chuàng)建就不能再修改；3）字符串常量或者常量表達(dá)式中的字符串都被使用方法String.intern()在字符串池中保留了唯一的實(shí)例。并且給出了測(cè)試程序如下：

    編譯單元：

     輸出：

     這個(gè)例子說明了6點(diǎn)：

• 同一個(gè)包下同一個(gè)類中的字符串常量的引用指向同一個(gè)字符串對(duì)象；

• 同一個(gè)包下不同的類中的字符串常量的引用指向同一個(gè)字符串對(duì)象；

• 不同的包下不同的類中的字符串常量的引用仍然指向同一個(gè)字符串對(duì)象；

• 由常量表達(dá)式計(jì)算出的字符串是在編譯時(shí)進(jìn)行計(jì)算,然后被當(dāng)作常量；

• 在運(yùn)行時(shí)通過連接計(jì)算出的字符串是新創(chuàng)建的，因此是不同的；

• 通過計(jì)算生成的字符串顯示調(diào)用intern方法后產(chǎn)生的結(jié)果與原來存在的同樣內(nèi)容的字符串常量是一樣的。

     從上面的例子可以看出，字符串常量在編譯時(shí)計(jì)算和在運(yùn)行時(shí)計(jì)算，其執(zhí)行過程是不同的，得到的結(jié)果也是不同的。我們來看看下面這段代碼：

     代碼輸出如下：

     為什么出現(xiàn)上面的結(jié)果呢？這是因?yàn)?，字符串字面量拼接操作是在Java編譯器編譯期間就執(zhí)行了，也就是說編譯器編譯時(shí)，直接把"java"、"language"和"specification"這三個(gè)字面量進(jìn)行"+"操作得到一個(gè)"javalanguagespecification" 常量，并且直接將這個(gè)常量放入字符串池中，這樣做實(shí)際上是一種優(yōu)化，將3個(gè)字面量合成一個(gè)，避免了創(chuàng)建多余的字符串對(duì)象。而字符串引用的"+"運(yùn)算是在Java運(yùn)行期間執(zhí)行的，即str + str2 + str3在程序執(zhí)行期間才會(huì)進(jìn)行計(jì)算，它會(huì)在堆內(nèi)存中重新創(chuàng)建一個(gè)拼接后的字符串對(duì)象?？偨Y(jié)來說就是：字面量"+"拼接是在編譯期間進(jìn)行的，拼接后的字符串存放在字符串池中；而字符串引用的"+"拼接運(yùn)算實(shí)在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的，新創(chuàng)建的字符串存放在堆中。

     總結(jié)：字符串是常量，字符串池中的每個(gè)字符串對(duì)象只有唯一的一份，可以被多個(gè)引用所指向，避免了重復(fù)創(chuàng)建內(nèi)容相同的字符串；通過字面值賦值創(chuàng)建的字符串對(duì)象存放在字符串池中，通過關(guān)鍵字new出來的字符串對(duì)象存放在堆中。

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