String intern方法及常量池理解 几张图轻松理解String.intern()

 

几张图轻松理解String.intern()

标签： 编译器 虚拟机 intern 常量池 字符串

2017年04月12日 20:35:49 6817人阅读  评论(13)  收藏  举报

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-------【Java基础】（5） 

在翻《深入理解Java虚拟机》的书时，又看到了2-7的 String.intern()返回引用的测试。 
其实要搞明白String.intern()，我总结了下面几条规则： 
一、new String都是在堆上创建字符串对象。当调用 intern() 方法时，编译器会将字符串添加到常量池中（stringTable维护），并返回指向该常量的引用。 

二、通过字面量赋值创建字符串（如：String str=”twm”）时，会先在常量池中查找是否存在相同的字符串，若存在，则将栈中的引用直接指向该字符串；若不存在，则在常量池中生成一个字符串，再将栈中的引用指向该字符串。 

三、常量字符串的“+”操作，编译阶段直接会合成为一个字符串。如string str=”JA”+”VA”，在编译阶段会直接合并成语句String str=”JAVA”，于是会去常量池中查找是否存在”JAVA”,从而进行创建或引用。

四、对于final字段，编译期直接进行了常量替换（而对于非final字段则是在运行期进行赋值处理的）。 
final String str1=”ja”; 
final String str2=”va”; 
String str3=str1+str2; 
在编译时，直接替换成了String str3=”ja”+”va”，根据第三条规则，再次替换成String str3=”JAVA”

五、常量字符串和变量拼接时（如：String str3=baseStr + “01”;）会调用stringBuilder.append()在堆上创建新的对象。

六、JDK 1.7后，intern方法还是会先去查询常量池中是否有已经存在，如果存在，则返回常量池中的引用，这一点与之前没有区别，区别在于，如果在常量池找不到对应的字符串，则不会再将字符串拷贝到常量池，而只是在常量池中生成一个对原字符串的引用。简单的说，就是往常量池放的东西变了：原来在常量池中找不到时，复制一个副本放到常量池，1.7后则是将在堆上的地址引用复制到常量池。 

举例说明：

String str2 = new String("str")+new String("01");
str2.intern();
String str1 = "str01";
System.out.println(str2==str1);

• 
  

在JDK 1.7下，当执行str2.intern();时，因为常量池中没有“str01”这个字符串，所以会在常量池中生成一个对堆中的“str01”的引用(注意这里是引用 ，就是这个区别于JDK 1.6的地方。在JDK1.6下是生成原字符串的拷贝)，而在进行String str1 = “str01”;字面量赋值的时候，常量池中已经存在一个引用，所以直接返回了该引用，因此str1和str2都指向堆中的同一个字符串，返回true。

String str2 = new String("str")+new String("01");
String str1 = "str01";
str2.intern();
System.out.println(str2==str1);

• 
  

将中间两行调换位置以后，因为在进行字面量赋值（String str1 = “str01″）的时候，常量池中不存在，所以str1指向的常量池中的位置，而str2指向的是堆中的对象，再进行intern方法时，对str1和str2已经没有影响了，所以返回false。

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2.深入认识intern()方法

JDK1.7后，常量池被放入到堆空间中，这导致intern()函数的功能不同，具体怎么个不同法，且看看下面代码：

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1. String s = new String("1");  
2. s.intern();  
3. String s2 = "1";  
4. System.out.println(s == s2);  
5.   
6. String s3 = new String("1") + new String("1");  
7. s3.intern();  
8. String s4 = "11";  
9. System.out.println(s3 == s4);  

输出结果为：

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1. JDK1.6以及以下：false false  
2. JDK1.7以及以上：false true  

再分别调整上面代码2.3行、7.8行的顺序：

[java]  view plain  copy

1. String s = new String("1");  
2. String s2 = "1";  
3. s.intern();  
4. System.out.println(s == s2);  
5.   
6. String s3 = new String("1") + new String("1");  
7. String s4 = "11";  
8. s3.intern();  
9. System.out.println(s3 == s4);  

输出结果为：

[java]  view plain  copy

1. JDK1.6以及以下：false false  
2. JDK1.7以及以上：false false  

下面依据上面代码对intern()方法进行分析：

2.1 JDK1.6

在JDK1.6中所有的输出结果都是 false，因为JDK1.6以及以前版本中，常量池是放在 Perm 区（属于方法区）中的，熟悉JVM的话应该知道这是和堆区完全分开的。

使用引号声明的字符串都是会直接在字符串常量池中生成的，而 new 出来的 String 对象是放在堆空间中的。所以两者的内存地址肯定是不相同的，即使调用了intern()方法也是不影响的。如果不清楚String类的“==”和equals()的区别可以查看我的这篇博文Java面试——从Java堆、栈角度比较equals和==的区别。

intern()方法在JDK1.6中的作用是：比如String s = new String("SEU_Calvin")，再调用s.intern()，此时返回值还是字符串"SEU_Calvin"，表面上看起来好像这个方法没什么用处。但实际上，在JDK1.6中它做了个小动作：检查字符串池里是否存在"SEU_Calvin"这么一个字符串，如果存在，就返回池里的字符串；如果不存在，该方法会把"SEU_Calvin"添加到字符串池中，然后再返回它的引用。然而在JDK1.7中却不是这样的，后面会讨论。

2.2 JDK1.7

针对JDK1.7以及以上的版本，我们将上面两段代码分开讨论。先看第一段代码的情况：

再把第一段代码贴一下便于查看：

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1. String s = new String("1");  
2. s.intern();  
3. String s2 = "1";  
4. System.out.println(s == s2);  
5.   
6. String s3 = new String("1") + new String("1");  
7. s3.intern();  
8. String s4 = "11";  
9. System.out.println(s3 == s4);  

String s = newString("1")，生成了常量池中的“1” 和堆空间中的字符串对象。

s.intern()，这一行的作用是s对象去常量池中寻找后发现"1"已经存在于常量池中了。

String s2 = "1"，这行代码是生成一个s2的引用指向常量池中的“1”对象。

结果就是 s 和 s2 的引用地址明显不同。因此返回了false。

String s3 = new String("1") + newString("1")，这行代码在字符串常量池中生成“1” ，并在堆空间中生成s3引用指向的对象（内容为"11"）。注意此时常量池中是没有 “11”对象的。

s3.intern()，这一行代码，是将 s3中的“11”字符串放入 String 常量池中，此时常量池中不存在“11”字符串，JDK1.6的做法是直接在常量池中生成一个 "11" 的对象。

但是在JDK1.7中，常量池中不需要再存储一份对象了，可以直接存储堆中的引用。这份引用直接指向 s3 引用的对象，也就是说s3.intern() ==s3会返回true。

String s4 = "11"， 这一行代码会直接去常量池中创建，但是发现已经有这个对象了，此时也就是指向 s3 引用对象的一个引用。因此s3 == s4返回了true。

下面继续分析第二段代码：

再把第二段代码贴一下便于查看：

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1. String s = new String("1");  
2. String s2 = "1";  
3. s.intern();  
4. System.out.println(s == s2);  
5.   
6. String s3 = new String("1") + new String("1");  
7. String s4 = "11";  
8. s3.intern();  
9. System.out.println(s3 == s4);  

String s = newString("1")，生成了常量池中的“1” 和堆空间中的字符串对象。

String s2 = "1"，这行代码是生成一个s2的引用指向常量池中的“1”对象，但是发现已经存在了，那么就直接指向了它。

s.intern()，这一行在这里就没什么实际作用了。因为"1"已经存在了。

结果就是 s 和 s2 的引用地址明显不同。因此返回了false。

String s3 = new String("1") + newString("1")，这行代码在字符串常量池中生成“1” ，并在堆空间中生成s3引用指向的对象（内容为"11"）。注意此时常量池中是没有 “11”对象的。

String s4 = "11"， 这一行代码会直接去生成常量池中的"11"。

s3.intern()，这一行在这里就没什么实际作用了。因为"11"已经存在了。

结果就是 s3 和 s4 的引用地址明显不同。因此返回了false。

3 总结

终于要做Ending了。现在再来看一下开篇给的引入例子，是不是就很清晰了呢。

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1. String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");        
2. System.out.println(str1.intern() == str1);     
3. System.out.println(str1 == "SEUCalvin");    

str1.intern() == str1就是上面例子中的情况，str1.intern()发现常量池中不存在“SEUCalvin”，因此指向了str1。 "SEUCalvin"在常量池中创建时，也就直接指向了str1了。两个都返回true就理所当然啦。

那么第二段代码呢：

[java]  view plain  copy

1. String str2 = "SEUCalvin";//新加的一行代码，其余不变  
2. String str1 = new String("SEU")+ new String("Calvin");      
3. System.out.println(str1.intern() == str1);   
4. System.out.println(str1 == "SEUCalvin");   

也很简单啦，str2先在常量池中创建了“SEUCalvin”，那么 str1.intern()当然就直接指向了str2，你可以去验证它们两个是返回的true。后面的"SEUCalvin"也一样指向str2。所以谁都不搭理在堆空间中的str1了，所以都返回了false。

常见试题解答

有了对以上的知识的了解，我们现在再来看常见的面试或笔试题就很简单了： 
Q：下列程序的输出结果： 
String s1 = “abc”; 
String s2 = “abc”; 
System.out.println(s1 == s2); 
A：true，均指向常量池中对象。

Q：下列程序的输出结果： 
String s1 = new String(“abc”); 
String s2 = new String(“abc”); 
System.out.println(s1 == s2); 
A：false，两个引用指向堆中的不同对象。

Q：下列程序的输出结果： 
String s1 = “abc”; 
String s2 = “a”; 
String s3 = “bc”; 
String s4 = s2 + s3; 
System.out.println(s1 == s4); 
A：false，因为s2+s3实际上是使用StringBuilder.append来完成，会生成不同的对象。

Q：下列程序的输出结果： 
String s1 = “abc”; 
final String s2 = “a”; 
final String s3 = “bc”; 
String s4 = s2 + s3; 
System.out.println(s1 == s4); 
A：true，因为final变量在编译后会直接替换成对应的值，所以实际上等于s4=”a”+”bc”，而这种情况下，编译器会直接合并为s4=”abc”，所以最终s1==s4。

Q：下列程序的输出结果： 
String s = new String(“abc”); 
String s1 = “abc”; 
String s2 = new String(“abc”); 
System.out.println(s == s1.intern()); 
System.out.println(s == s2.intern()); 
System.out.println(s1 == s2.intern()); 
A：false，false，true。