快捷導(dǎo)航

Java中String字符串常量池和intern方法源碼分析

更新時(shí)間：2023年05月19日 11:20:20 作者：一一哥Sun

在之前的文章中，小編給大家介紹了String字符串的不可變性及其實(shí)現(xiàn)原理，其中給大家提到了字符串常量池的概念，那么什么是常量池，String字符串與常量池有什么關(guān)系，本文給大家嘮嘮字符串常量池及String#intern()方法的作用,需要的朋友可以參考下

一. 常量池簡(jiǎn)介

1. 基本概念

常量池是堆中的一塊存儲(chǔ)區(qū)域，用于存儲(chǔ)顯式的String、float、Integer等數(shù)據(jù)。這是一個(gè)特殊的共享區(qū)域，開(kāi)發(fā)時(shí)不需要在內(nèi)存中經(jīng)常改變的數(shù)據(jù)，都可以放在這里進(jìn)行共享。JDK 7及其之前的常量池是在方法區(qū)中，從Java8之后，常量池存放到了堆中。

為了讓大家更好地理解常量池的作用，給大家分析一下String字符串的內(nèi)存分配。

2. 實(shí)驗(yàn)案例

我們先來(lái)編寫一行代碼，如下所示：

//String對(duì)象創(chuàng)建
String s = new String("xyz");

這個(gè)代碼很簡(jiǎn)單，就一行代碼！那么問(wèn)題來(lái)了，這行代碼中幾個(gè)對(duì)象的內(nèi)存分配是如何的？接下來(lái)就給大家把這段代碼的內(nèi)存分區(qū)繪制一下(本案例開(kāi)發(fā)環(huán)境是基于JDK8)。

3. 內(nèi)存分配(重點(diǎn))

在 String s = new String("xyz"); 這行代碼中，s是String類型的變量，不是對(duì)象！‘xyz’是字符串對(duì)象，new String("xyz")也是一個(gè)對(duì)象，那么它們幾個(gè)的內(nèi)存劃分在JDK8的環(huán)境中，如下圖所示：

根據(jù)上圖，給大家分析一下上述代碼的內(nèi)存分配情況，如下所示：

當(dāng)JVM在編譯階段加載讀取到“xyz”的時(shí)候，首先會(huì)檢查堆中的String常量池，也就是常量緩沖區(qū)。檢查是否已經(jīng)有了"xyz"常量對(duì)象，如果有，則不會(huì)再次創(chuàng)建"xyz"常量對(duì)象，并直接返回該字符串的引用地址；如果沒(méi)有，則創(chuàng)建一個(gè)"xyz"常量對(duì)象，并為該對(duì)象分配一個(gè)內(nèi)存地址002返回；

當(dāng)JVM在運(yùn)行階段加載讀取到new關(guān)鍵字的時(shí)候，JVM會(huì)在堆中為其創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，即new String()，并為其分配內(nèi)存地址001，而堆中這個(gè)對(duì)象的內(nèi)容是上面"xyz"常量對(duì)象的引用地址002，換句話說(shuō)這個(gè)堆中存的就是常量池中"xyz"的引用地址002；

最后，s 是對(duì)當(dāng)前堆中001號(hào)對(duì)象的一個(gè)地址引用，s本身不是一個(gè)對(duì)象，s只是一個(gè)String類型的變量而已！

二. intern()方法(重點(diǎn))

了解了常量池的內(nèi)容之后，接下來(lái)請(qǐng)大家再跟著小編來(lái)看看String的intern()方法，這個(gè)方法很重要，請(qǐng)大家記住哦。

/**
     * 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&trade; 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();

從上面的源碼注釋中我們可以知道，intern()是由C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的native底層方法，用于從String緩存池中獲取一個(gè)與該字符串內(nèi)容相同的字符串對(duì)象。當(dāng)這個(gè)intern()方法被執(zhí)行的時(shí)候，如果緩存池中已經(jīng)有這個(gè)String內(nèi)容，則直接從這個(gè)緩存池中獲取該String內(nèi)容對(duì)象；如果緩存池中沒(méi)有這個(gè)String內(nèi)容對(duì)象，則把這個(gè)String內(nèi)容對(duì)象放到緩存池中，并返回這個(gè)字符串對(duì)象的引用。現(xiàn)在我們知道了intern()方法的功能，但是該方法的底層原理是什么樣的呢？接下來(lái)給結(jié)合一段代碼案例，給各位詳細(xì)說(shuō)一下：

//常量池與堆的關(guān)系
String str1="yiyige";
String str2=new String("yiyige");
System.out.println("str1==str2的結(jié)果==> " +(str1==str2));

String str3 = str2.intern();
System.out.println("str1==str3的結(jié)果==> " +(str1==str3));

執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

intern()方法的底層原理如下(重點(diǎn))：

Java專門為String類設(shè)計(jì)了一個(gè)緩存池intern pool，intern pool是在方法區(qū)中的一塊特殊存儲(chǔ)區(qū)域，當(dāng)我們通過(guò) String str="yiyige" 這樣的方式來(lái)構(gòu)造一個(gè)新的字符串時(shí)，String類會(huì)優(yōu)先在緩存池中查找是否已經(jīng)存在內(nèi)容相同的String對(duì)象。如果有則直接返回該對(duì)象的地址引用，如果沒(méi)有就會(huì)構(gòu)造一個(gè)新的String對(duì)象，然后放進(jìn)緩存池，再返回該字符串的地址引用。因此，即使我們構(gòu)造一萬(wàn)個(gè)String str = "yiyige"，但實(shí)際上得到的都是同一個(gè)地址引用，這樣就避免了很多不必要的空間開(kāi)銷。注意：intern池不適用new String("yiyige")的構(gòu)造形式！

注意：

因?yàn)樽址Ａ砍卮娣盼恢冒l(fā)生了變化，String類對(duì)intern()方法也進(jìn)行了一些修改：

JDK 6 版本中執(zhí)行intern()方法時(shí)，首先會(huì)判斷字符串常量池中是否存在該字符串字面量，如果不存在則拷貝一份字符串字面量存放到常量池中，最后返回該字符串字面量的唯一引用。如果發(fā)現(xiàn)字符串常量池中已經(jīng)存在，則直接返回該字符串字面量的唯一引用。

JDK 7 以后執(zhí)行intern()方法時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)字符串常量池中不存在該字符串字面量，則不會(huì)再拷貝一份字面量，而是拷貝字面量對(duì)應(yīng)堆中的一個(gè)地址引用，然后返回這個(gè)引用。

現(xiàn)在我們知道了，原來(lái)當(dāng)一個(gè)String對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前String對(duì)象已經(jīng)存在于String Pool中了，就會(huì)返回一個(gè)已存在的String對(duì)象引用而不會(huì)新建一個(gè)對(duì)象。比如以下代碼只會(huì)在常量池中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象。

String str1 = "yiyige"; 
String str2 = "yiyige";

創(chuàng)建過(guò)程如下圖所示：

如果一個(gè)String是可變的，當(dāng)改變了A引用指向的String時(shí)，可能就會(huì)導(dǎo)致其他的B引用得到錯(cuò)誤的值，所以Sting就被設(shè)計(jì)為不可變的。String底層主要是使用intern緩存池將字符串緩存起來(lái)，同時(shí)允許把一個(gè)String字符串的地址賦值給多個(gè)String變量來(lái)引用，這樣就可以保證多個(gè)變量安全地共享同一個(gè)對(duì)象。如果Java中的String對(duì)象可變的話，一個(gè)字符串引用的操作改變了對(duì)象的值，那么其他的變量就會(huì)受到影響。