字符串在Java生产开发中的使用频率是非常高的,可见,字符串对于我们而言非常关键。那么从C语言过来的同学会发现,在C中是没有String类型的,那么C语言要想实现字符串就必须使用char数组,通过一个个的字符来组拼成字符串。

Java中是如何实现字符串的

那其实在Java中,关于字符串的实现,其实用的也是char数组,这可以从源码中得到体现。

/**
* Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
* the same sequence of characters as the argument; in other words, the
* newly created string is a copy of the argument string. Unless an
* explicit copy of {@code original} is needed, use of this constructor is
* unnecessary since Strings are immutable.
*
* @param original
* A {@code String}
*/
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}

这是String类的构造方法,而这个value实际上就是char数组。

/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
字符串在内存中的保存方式

我们都知道如何去创建一个字符串,那么, 字符串在内存中的保存方式是怎样的呢?

在内存中有一个区域叫做常量池,而当我们以这样的方式去创建字符串:

String s1 = "abc";
String s2 = "abc";

这个字符串就一定会被保存到常量池中。而Java虚拟机如果发现常量池中已经存在需要创建的字符串中,它就不会重复创建,而是指向那个字符串即可。

String s1 = "abc";
String s2 = "abc";
System.out.println(s1 == s2);

所以上述代码段的执行结果一定是true。

但是如果使用new关键字区创建字符串,过程就不太一样了。比如下面的声明:

String s3 = new String("abc");
String s4 = new String("abc");

过程是这样的:首先将abc保存在常量池中,此时并没有引用,然后new关键字会去创建一个字符串对象,就会在堆内存中创建abc,然后s3变量指向abc。当执行第二句声明时,因为常量池中已经存在abc,所以不会重复创建,而new关键字又会去堆内存开辟空间存放abc,然后s4变量指向abc。

String s3 = new String("abc");
String s4 = new String("abc");
System.out.println(s3 == s4);

所以上述代码段的执行结果一定是false。

字符串驻留

当相同的字符串常量被多次创建时,注意是使用双引号(" ")显式声明时,字符串常量对象会被保存在常量池中,且只会创建一个对象,这就是字符串驻留,这个名词的产生就是为了提升性能。简单提一下,字符串中有一个方法叫做intern();那么这个方法有什么作用呢? 该方法会去常量池中寻找当前调用该方法的字符串常量,若找到,则直接返回该字符串对象,若没有,则将当前字符串放入常量池并返回,总之该方法一定会返回字符串。

String s3 = new String("abc");
String s4 = new String("abc");
System.out.println(s3.intern() == s4.intern());

所以上述代码段的执行结果一定是true,因为字符串驻留只允许常量池中一个相同字符串的存在。

JVM内存结构

刚才一直在说常量池,那么常量池具体在哪呢?这就要来研究一下JVM的内存结构。

JVM分为堆、栈、方法区,栈又分为本地方法栈和Java栈。



在Java7之前常量池就放在方法区里,而从Java7开始,常量池被移到了堆。这样说过于抽象,我们可以通过代码来感受这一过程。

String s1 = new String("hello") + new String("world");
String s2 = "helloworld";
System.out.println(s1 == s2);

上述程序段的执行结果一定是false。因为s1变量在堆中,而s2变量在常量池中,两者肯定不相同。

那么看下面这段代码,猜猜看结果是什么?

String s1 = new String("hello") + new String("world");
System.out.println(s1.intern() == s1);

按照刚才的分析,intern()返回的一定是常量池里的字符串,而s1变量在堆中,它们肯定是不一样的,但运行结果竟然是true。那是不是就能解释常量池在堆中,所以它们指向的是同一个对象呢?其实还不完全是,我们可以继续看一段代码。

String s1 = new String("hello") + new String("world");
System.out.println(s1.intern() == s1);
String s2 = new String("hello") + new String("world");
System.out.println(s2.intern() == s2);

这段代码的运行结果:

true
false

感觉很神奇,让人猜不透,摸不着。别急,下面我们来一起分析一下。



通过这个图来理解一下,首先第一行代码会在常量池中创建hello和world两个字符串,接着在堆中开辟了一个空间存放组合后的字符串helloworld,然后变量s1指向它。我们说intern()会返回常量池中的字符串,那么在常量池中没有helloworld的情况下intern()方法会怎样处理呢?其实它会将对堆中helloworld的引用放入常量池中,此时s1.intern()和s1都指向的是同一个对象,它们是相等的。但是s2在创建的过程中也会在堆中开辟一个空间存放helloworld,使变量s2指向它,而s2.intern()方法在执行的时候发现,helloworld的引用已经存在,所以直接返回,但此时返回的其实是s1变量的引用,那么s2.intern()与s2不相等相信大家能够理解了。

String s1 = new String("hello") + new String("world");
System.out.println(s1.intern() == s1);
String s2 = new String("hello") + new String("world");
System.out.println(s2.intern() == s1);

那么这段程序的输出结果你若是能立马知晓,那么恭喜你,前面的知识点你已基本掌握。执行结果就是:

true
true

我们还可以通过一个极端的方法来判断常量池的位置。

List list = new ArrayList();
String str = "boom";
for(int i = 0;i < Integer.MAX_VALUE;i++) {
String temp = str + i;
str = temp;
list.add(temp.intern());
}

通过编写这一段程序能够让JVM去不停地将字符串变量存入常量池从而使其内存溢出,内存溢出后控制台信息如下:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOfRange(Arrays.java:2694)
at java.lang.String.<init>(String.java:203)
at java.lang.StringBuilder.toString(StringBuilder.java:405)
at com.itcast.test2.StringTest.main(StringTest.java:25)

可以看到,控制台信息提示堆内存溢出,这也可以得出常量池的位置是在堆内。

这是Java7及其以后版本的输出信息,当我们将版本切换为Java7之前的版本,同样的代码,输出信息如下:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.util.Arrays.copyOfRange(Arrays.java:2694)
at java.lang.String.<init>(String.java:203)
at java.lang.StringBuilder.toString(StringBuilder.java:405)
at com.itcast.test2.StringTest.main(StringTest.java:25)

PermGen space其实就是方法区, 那么其实在JVM中的堆,一般分为三大部分:新生代、老年代、永久代:这个PermGen space就是永久代,也就是方法区,叫法不同而已。

其它问题

继续来探讨一下关于字符串常量的一些其它问题。

String s1 = "hello" + "world";
String s2 = "helloworld";
System.out.println(s1 == s2); String temp = "hello";
String s3 = temp + "world";
String s4 = "helloworld";
System.out.println(s3 == s4);

那么,这两个输出的结果是什么呢?

结果是:

true
false

第一个输出为true不难理解,因为s1和s2指向的都是常量池中的helloworld字符串,那么s3和s4难道就不是吗?它还真就不是这样了。s3在创建过程中会将temp保存在堆内存中,所以s3和s4指向的对象不是同一个。

我们可以通过反编译来证实,将这段代码的.class文件进行反编译,结果如下:

String s1 = "helloworld";
String s2 = "helloworld";
System.out.println(s1 == s2); String temp = "hello";
String s3 = String.valueOf(temp) + "world";
String s4 = "helloworld";
System.out.println(s3 == s4);

我们可以看到,s1和s2的创建过程其实是一模一样的,其实,JVM为了优化速度,当它确定是两个字符串常量进行拼接时,它会在编译器就完成拼接,而并不会去创建对象处理,但是s3的创建要经过temp变量,因为JVM无法在编译期就推测出temp,所以它要通过String对象来进行处理,将temp放入堆内存。

所以,并不是说只有出现new关键字变量才会放入堆内存中。

希望这篇文章能够使你更加深入地理解字符串常量。

深入Java源码剖析之字符串常量的更多相关文章

  1. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之TreeSet

    本博客将从源码的角度带领大家学习TreeSet相关的知识. 一TreeSet类的定义: public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E&g ...

  2. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之HashSet

    注:博主java集合框架源码剖析系列的源码全部基于JDK1.8.0版本.本博客将从源码角度带领大家学习关于HashSet的知识. 一HashSet的定义: public class HashSet&l ...

  3. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之TreeMap

    注:博主java集合框架源码剖析系列的源码全部基于JDK1.8.0版本.本博客将从源码角度带领大家学习关于TreeMap的知识. 一TreeMap的定义: public class TreeMap&l ...

  4. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之ArrayList

    注:博主java集合框架源码剖析系列的源码全部基于JDK1.8.0版本. 本博客将从源码角度带领大家学习关于ArrayList的知识. 一ArrayList类的定义: public class Arr ...

  5. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之LinkedList

    注:博主java集合框架源码剖析系列的源码全部基于JDK1.8.0版本. 在实际项目中LinkedList也是使用频率非常高的一种集合,本博客将从源码角度带领大家学习关于LinkedList的知识. ...

  6. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之HashMap

    前言:之所以打算写java集合框架源码剖析系列博客是因为自己反思了一下阿里内推一面的失败(估计没过,因为写此博客已距阿里巴巴一面一个星期),当时面试完之后感觉自己回答的挺好的,而且据面试官最后说的这几 ...

  7. 【java集合框架源码剖析系列】java源码剖析之java集合中的折半插入排序算法

    注:关于排序算法,博主写过[数据结构排序算法系列]数据结构八大排序算法,基本上把所有的排序算法都详细的讲解过,而之所以单独将java集合中的排序算法拿出来讲解,是因为在阿里巴巴内推面试的时候面试官问过 ...

  8. java源码剖析: 对象内存布局、JVM锁以及优化

    一.目录 1.启蒙知识预热:CAS原理+JVM对象头内存存储结构 2.JVM中锁优化:锁粗化.锁消除.偏向锁.轻量级锁.自旋锁. 3.总结:偏向锁.轻量级锁,重量级锁的优缺点. 二.启蒙知识预热 开启 ...

  9. 深入Java源码剖析之Set集合

    Java的集合类由Collection接口和Map接口派生,其中: List代表有序集合,元素有序且可重复 Set代表无序集合,元素无序且不可重复 Map集合存储键值对 那么本篇文章将从源码角度讨论一 ...

随机推荐

  1. 个人永久性免费-Excel催化剂功能第30波-工作表快捷操作(批量创建、命名、排序、工作表目录)

    日常使用Excel过程中,最多的操作无外乎单元格和工作表的操作,单元格的操作在前面已经有详细的辅助功能提供,此篇提供工作表相关的操作.这两项的操作若能有提速,日常大量的工作叠加起来真是省下不少时间. ...

  2. Python开发:NumPy学习(一)ndarray数组

    一.数据维度 一个数据表达一个含义,一组数据表达一个或多个含义. 数据维度概念:一组数据的组织形式,其中有一维数据.二维数据.多维数据.高维数据. 1.  一维数据 一维数据由对等关系的有序或无序数据 ...

  3. 手把手教你破解文件密码、wifi密码、网页密码

    手把手教你破解文件密码.wifi密码.网页密码 1.破解文件密码: 有时候我们在网上下载一个压缩包后,必须要关注或者支付一定费用才给你解压密码,实属比较恶心.在这里手把手叫你实现破解文件解压密码. 1 ...

  4. Redis(一)--- 概述

    使用redis很长时间了,但只是限于使用,一直也没有进行系统的学习与底层研究,现系统的学习一下redis并记录笔记. Redis 1.Nosql 非关系型数据库,key-value键值对存贮. 2.内 ...

  5. Visual Studio 调试系列1 Debug 与 Release 模式

    系列目录     [已更新最新开发文章,点击查看详细] Debug 模式 Debug 通常称为调试版本,它包含调试信息,并且不作任何优化,便于程序员调试程序. 在Debug模式下调试,可以在断点处看到 ...

  6. Django配置MySQL数据库

    一.在settings.py中配置 DATABASES = { 'default': { 'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', # 数据库引擎 'NAME': ' ...

  7. AUTOSAR学习之RTE - 可运行实体

    本文介绍RTE的运行体(runnable). An AUTOSAR component defines one or more "runnable entities". A run ...

  8. Button 使用详解

    极力推荐文章:欢迎收藏 Android 干货分享 阅读五分钟,每日十点,和您一起终身学习,这里是程序员Android 本篇文章主要介绍 Android 开发中的部分知识点,通过阅读本篇文章,您将收获以 ...

  9. 分布式ID系列(3)——数据库自增ID机制适合做分布式ID吗

    数据库自增ID机制原理介绍 在分布式里面,数据库的自增ID机制的主要原理是:数据库自增ID和mysql数据库的replace_into()函数实现的.这里的replace数据库自增ID和mysql数据 ...

  10. SpringBoot 使用JPA时解决no session的方法

    1.在application.yml中添加 spring.jpa.open-in-view: true 2.在使用查询的方法添加 @Transactional