JVM中字符串的秘密

简介

字符数组的存储方式

字符串常量池

字符串在java程序中被大量使用，为了避免每次都创建相同的字符串对象及内存分配，JVM内部对字符串对象的创建做了一定的优化，在Permanent Generation中专门有一块区域用来存储字符串常量池（一组指针指向Heap中的String对象的内存地址）。

在HotSpot VM里实现的string pool功能的是一个StringTable类，它是一个HashTable，默认值大小长度是1009；这个StringTable在每个HotSpot VM的实例只有一份，被所有的类共享。字符串常量由一个一个字符组成，放在了StringTable上。在JDK6.0中，StringTable的长度是固定的，长度就是1009，因此如果放入String Pool中的String非常多，就会造成hash冲突，导致链表过长，当调用String#intern()时会需要到链表上一个一个找，从而导致性能大幅度下降；

• 在JDK6.0及之前版本中，String Pool里放的都是字符串常量；
• 在JDK7.0中，由于String#intern()发生了改变，因此String Pool中也可以存放放于堆内的字符串对象的引用。关于String在内存中的存储和String#intern()方法的说明。

字符串Hashcode

不通方式创建字符串在JVM存储的形式

• 双引号方式

双引号引起来的字符串，首先从常量池中查找是否存在此字符串。如果不存在，则在常量池中添加此字符串。在堆中创建字符串对象，因String底层是通过char数组形式存储的，所以同时会在堆中生成一个TypeArrayOopDesc用来存储char数组对象。如果存在，则直接引用此字符串对象。

测试代码1：　

public static  void test1(){
        String s1="11";
        String s2="11";

        System.out.println(s1==s2);
    }

测试结果：

  原因分析：

s1代码执行后，常量池中添加了“11”这个常量，在堆中也创建了String对象并引用此常量的。当s2代码执行时，先在常量池中查找是否存在“11”这个常量，发现常量池中存在这个值，就找到引用此常量的字符串对象，将s2的引用指向找到的字符串对象。因为s1和s2指向同一个地址，所以比较结果为true。  　　

 

 

 

• new String

1、首先从常量池中查找是否存在括号内的常量，如果不存在，则在常量池中添加此字符串。在堆中创建字符串对象，因String底层是通过char数组形式存储的，所以同时会在堆中生成一个TypeArrayOopDesc用来存储char数组对象。如果存在，则直接引用堆中存在的字符串对象。

2、通过new方式创建的String对象，每次都会在Heap上创建一个新的实例。并将此新实例中char数组对象，指向第一步堆中的已经存在的TypeArrayOopDesc。

测试代码：

public static void test2() {
        String s1 = new String("11");
        String s2 = new String("11");

        System.out.println(s1 == s2);
    }

 测试结果：

 

 原因分析：

通过new方式创建的String对象，每次都会在Heap上创建一个新的实例。所以s1和s2的分别指向了不同的实例，引用地址不同。

 

测试代码：

 public static void test3() {
        String s1 = new String("11");
        String s2 = "11";

        System.out.println(s1 == s2);
    }

 测试结果：

 原因分析：

当执行s1时，首先会将括号内的字面量常量“11”添加到常量池中，并且在堆中生成字符串实例及char数组实例TypeArrayOopDesc。再通过new方式创建的String对象，会在Heap上新创建一个实例，此新实例中char数组不需要新的实例，指向堆中的已存在的TypeArrayOopDesc。

当执行s2时，在常量池中发现常量已存在，则直接将虚拟机栈的指向堆中代表此常量的字符串实例。

因此s1和s2的分别指向了不同的实例，引用地址不同。

 【缺图】

 

字符串在JVM中是如何拼接的

测试代码：

 public static void test4(){
        String s2="1"+"1";
        String s1="11";


        System.out.println(s1==s2);
    }

 测试结果：

  

  原因分析：

 文件在编译期成字节码时，编译器将“1”+“1”变成了“11”，编译后，相当于s2="11"。就与上面的测试代码1相同了，具体原因见测试代码1的原因分析。

 

 

 

测试代码：

  public static void test5(){
        String s1="1";
        String s2="1";
        String s3=s1+s2;
        String s4="11";

        System.out.println(s3==s4);
    }

 测试结果：

 

 

  原因分析：

编译器在编译时无法确定s3的值，是在运行时才能确定，保存在jvm的堆里面，在拼接的时候，先在常量池里面生成是s1、s2的字符串，在执行加号的时候，会从常量池中取出s1、s2常量，在堆中生成两个字符串对象，然后再生成第三个字符串对象来保存两个对象拼接后的值。

 

 

 

 

测试代码：

 public static void test6() {
        final String s1 = "1";
        final String s2 = "1";
        String s3 = s1 + s2;
        String s4 = "11";

        System.out.println(s3 == s4);
    }

 测试结果：

 原因分析：

通过s1、s2增加final修饰符，s1和s2的值赋值后不允许改变，这样编译器在编译时会把s3编译成s3="11"，所以在执行时会字符串常量池中添加“11”这个常量，执行s4时会在常量池中找到“11”这个常量， s4会执行堆中已存在的字符串对象。因此s3和s4相等。 

 

 

 

intern做了什么

 

intern()方法：

public String intern()

JDK源代码如下图：

返回字符串对象的规范化表示形式。

一个初始时为空的字符串池，它由类 String 私有地维护。

当调用 intern 方法时，如果池已经包含一个等于此 String 对象的字符串（该对象由 equals(Object) 方法确定），

则返回池中的字符串。否则，将此 String 对象添加到池中，并且返回此 String 对象的引用。

它遵循对于任何两个字符串 s 和 t，当且仅当 s.equals(t) 为 true 时，s.intern() == t.intern() 才为 true。

所有字面值字符串和字符串赋值表达式都是内部的。

返回：

一个字符串，内容与此字符串相同，但它保证来自字符串池中。

尽管在输出中调用intern方法并没有什么效果，但是实际上后台这个方法会做一系列的动作和操作。

在调用”ab”.intern()方法的时候会返回”ab”，但是这个方法会首先检查字符串池中是否有”ab”这个字符串，

如果存在则返回这个字符串的引用，否则就将这个字符串添加到字符串池中，然会返回这个字符串的引用。

 

测试代码：

public static void test8_3(){
        String s1="11";
        String s2=new String("11");
        String s3=s2.intern();

        System.out.println(s1==s2);//#1
        System.out.println(s1==s3);//#2
    }

 测试结果：

 原因分析：

结果 #1：因为s1指向的是字符串中的常量，s2是在堆中生成的对象，所以s1==s2返回false。

结果 #2：s2调用intern方法，会将s2中值（“string”）复制到常量池中，但是常量池中已经存在该字符串（即s1指向的字符串），

所以直接返回该字符串的引用，因此s1==s2返回true。