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String字符串常量池和intern方法

发布时间:2023-06-13 17:50:00
发布人:zyh

  全文大约【2300】字,不说废话,只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图视频,让你更好地理解和运用文中的技术概念,并可以给你带来具有足够启迪的思考......

String字符串常量池和intern方法

  一. 常量池简介

  1.基本概念

  常量池是堆中的一块存储区域,用于存储显式的String、float、Integer等数据。这是一个特殊的共享区域,开发时不需要在内存中经常改变的数据,都可以放在这里进行共享。JDK 7及其之前的常量池是在方法区中,从Java8之后,常量池存放到了堆中。

  为了让大家更好地理解常量池的作用,壹哥给大家分析一下String字符串的内存分配。

  2.实验案例

  我们先来编写一行代码,如下所示: 

//String对象创建
String s = new String("xyz");

  这个代码很简单,就一行代码!那么问题来了,这行代码中几个对象的内存分配是如何的?接下来壹哥就给大家把这段代码的内存分区绘制一下(本案例开发环境是基于JDK8)。

  3. 内存分配(重点)

  在 String s = new String("xyz"); 这行代码中,s是String类型的变量,不是对象!‘xyz’是字符串对象,new String("xyz")也是一个对象,那么它们几个的内存划分在JDK8的环境中,如下图所示:

1683284545263.image

      根据上图,壹哥给大家分析一下上述代码的内存分配情况,如下所示:

  1.当JVM在编译阶段加载读取到“xyz”的时候,首先会检查堆中的String常量池,也就是常量缓冲区。检查是否已经有了"xyz"常量对象,如果有,则不会再次创建"xyz"常量对象,并直接返回该字符串的引用地址;如果没有,则创建一个"xyz"常量对象,并为该对象分配一个内存地址002返回;

  2.当JVM在运行阶段加载读取到new关键字的时候,JVM会在堆中为其创建一个对象,即new String(),并为其分配内存地址001,而堆中这个对象的内容是上面"xyz"常量对象的引用地址002,换句话说这个堆中存的就是常量池中"xyz"的引用地址002;

  最后,s 是对当前堆中001号对象的一个地址引用,s本身不是一个对象,s只是一个String类型的变量而已!

  二. intern()方法(重点)

  了解了常量池的内容之后,接下来请大家再跟着壹哥来看看String的intern()方法,这个方法很重要,请大家记住哦。 

/**
* 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();

  从上面的源码注释中我们可以知道,intern()是由C语言实现的native底层方法,用于从String缓存池中获取一个与该字符串内容相同的字符串对象。当这个intern()方法被执行的时候,如果缓存池中已经有这个String内容,则直接从这个缓存池中获取该String内容对象;如果缓存池中没有这个String内容对象,则把这个String内容对象放到缓存池中,并返回这个字符串对象的引用。现在我们知道了intern()方法的功能,但是该方法的底层原理是什么样的呢?接下来 壹哥 给结合一段代码案例,给各位详细说一下:  

//常量池与堆的关系
String str1="yiyige";
String str2=new String("yiyige");
System.out.println("str1==str2的结果==> " +(str1==str2));

String str3 = str2.intern();
System.out.println("str1==str3的结果==> " +(str1==str3));

  执行结果如下图所示:

1683284585930.image

  intern()方法的底层原理如下(重点):

  Java专门为String类设计了一个缓存池intern pool,intern pool是在方法区中的一块特殊存储区域,当我们通过 String str="yiyige" 这样的方式来构造一个新的字符串时,String类会优先在缓存池中查找是否已经存在内容相同的String对象。如果有则直接返回该对象的地址引用,如果没有就会构造一个新的String对象,然后放进缓存池,再返回该字符串的地址引用。因此,即使我们构造一万个String str = "yiyige",但实际上得到的都是同一个地址引用,这样就避免了很多不必要的空间开销。注意:intern池不适用new String("yiyige")的构造形式!

  注意:

  因为字符串常量池存放位置发生了变化,String类对intern()方法也进行了一些修改:

  JDK 6 版本中执行intern()方法时,首先会判断字符串常量池中是否存在该字符串字面量,如果不存在则拷贝一份字符串字面量存放到常量池中,最后返回该字符串字面量的唯一引用。如果发现字符串常量池中已经存在,则直接返回该字符串字面量的唯一引用。

  JDK 7 以后执行intern()方法时,如果发现字符串常量池中不存在该字符串字面量,则不会再拷贝一份字面量,而是拷贝字面量对应堆中的一个地址引用,然后返回这个引用。

  现在我们知道了,原来当一个String对象被创建时,如果发现当前String对象已经存在于String Pool中了,就会返回一个已存在的String对象引用而不会新建一个对象。比如以下代码只会在常量池中创建一个String对象。  

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

   创建过程如下图所示:

1683284610520.image

  如果一个String是可变的,当改变了A引用指向的String时,可能就会导致其他的B引用得到错误的值,所以Sting就被设计为不可变的。String底层主要是使用intern缓存池将字符串缓存起来,同时允许把一个String字符串的地址赋值给多个String变量来引用,这样就可以保证多个变量安全地共享同一个对象。如果Java中的String对象可变的话,一个字符串引用的操作改变了对象的值,那么其他的变量就会受到影响。

#String字符串常量池

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