String 内在分配解析
1.String类概念
(1)String是final的,不可被继承。public final class String。String是的本质是字符数组char[], 并且其值不可改变。private final char value[];
(2)Java运行时会维护一个String Pool(String池)。String池用来存放运行时中产生的各种字符串,并且池中的字符串的内容不重复。而一般对象不存在这个缓冲池,仅仅存在于方法的堆栈区。
(3)创建字符串的方式很多,归纳起来有三类:(1)使用new关键字创建字符串-->String s1 = new String("abc");(2)直接指定-->String s2 = "abc";(3)用串联生成新的字符串-->String s3 = "ab" + "c";
2.String对象创建的机制
原理1:当使用任何方式来创建一个字符串对象s时,Java运行时(运行中JVM)会拿着这个s在String池中找是否存在内容相同的字符串对象,如果不存在,则在池中创建一个字符串s,否则,不在池中添加。例如:String str="abc";这行代码被执行的时候,JAVA虚拟机首先在字符串池中查找是否已经存在了值为"abc"的这么一个对象,它的判断依据是String 类equals(Object obj)方法的返回值。如果有,则不再创建新的对象,直接返回已存在对象的引用;如果没有,则先创建这个对象,然后把它加入到字符串池中,再将它的引用返回。
原理2:Java中,只要使用new关键字来创建对象,则一定会(在堆区或栈区)创建一个新的对象。而不在常量池中创建String对象,只有使用了str.intern(),才会在常量池中创建一个String对象。
原理3:使用直接指定或者使用纯字符串串联来创建String对象,则仅仅会检查维护String池中的字符串,池中没有就在池中创建一个,有则罢了!但绝不会在堆栈区再去创建该String对象。
原理4:使用包含变量的表达式来创建String对象,则不仅会检查维护String池,而且还会在堆栈区创建一个String对象。
最后,有几点问题请大家注意:String a; 与String a=null在作为类变量时候是等价的,在局部变量则不同。null表示一个空引用,String a=null意思是在栈中声明了a,但是这个a没有指向任何地址。此时我们注意到String a在栈中声明了a,但是也没有指向任何地址,但是java的语法检查如果在局部变量中,String a是不能直接使用的,String a=null中的这个a可以直接使用。
3.经典面试题
(1)String s = new String("abc");创建了几个String Object? 答:[两个,pool中1个,heap中1个]
(2)String s0 = new String("abc");String s1 = new String("abc");创建了几个String Object?答:[三个,pool中1个,heap中2个]
(3)解释
涉及概念:字符串池[pool of literal strings]的字符串对象和堆[heap]中的字符串对象。
字符串对象的创建:由于字符串对象的大量使用[它是一个对象,一般而言普通对象总是在heap分配内存],Java中为了节省内存空间和运行时间,在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个字符串池[pool of literal strings]中,而运行时字符串池成为常量池的一部分。字符串池的好处,就是该池中所有相同的字符串常量被合并,只占用一个空间。另一种解释:在JAVA虚拟机(JVM)中存在着一个字符串池,其中保存着很多String对象,并且可以被共享使用,因此它提高了效率。由于String类是final的,它的值一经创建就不可改变,因此我们不用担心String对象共享而带来程序的混乱。字符串池由String类维护,我们可以调用intern()方法来访问字符串池。
现在看String s = new String("abc")语句,在执行new String()时,先检查pool中有没有"abc"对象,如果没有,则先在pool中创建一个"abc"对象,再将其复制一份放到heap中,并且把heap中的这个对象的引用交给s持有,这条语句就创建了2个String对象;如果有则将pool中的对象复制一份放到heap中,并且把heap中的这个对象的引用交给s持有,这条语句就创建了1个String对象(也可以理解为:如果有则新创建的"abc"对象将原有pool中的"abc"对象覆盖,这样可以勉强说创建了2个String对象)。
补充:常量池(constant pool)指的是在编译期被确定,并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量,也包括字符串常量。jdk编译时会将字符串池并入常量池。
4.举例
- public static void main(String[] args) {
- String str_0 = "forrest";
- String str_1 = "forrest";
- if (str_0 == str_1) System.out.println("pool中值创建了一个String对象:/"forrest/", str_0和str_1分别对其进行了引用");
- else System.out.println("Trouble");
- String str_2 = "vivian";
- String str_3 = new String("vivian");
- String str_4 = new String("vivian");
- if (str_2 != str_3) System.out.println("str_2是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- if (str_2 != str_4) System.out.println("str_2是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- if (str_3 != str_4) System.out.println("str_3和str_4都是对heap中String对象引用, 但二者引用对象的内存地址不同, 所以二者不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- String str_5 = str_3.intern(); //把str_3在heap中的String对象复制到loop中(虽然在String str_3 = new String("vivian")时已经在loop中创建了一份, 但intern()方法会要求重新复制),并将loop中这个对象引用到str_5
- if (str_5 != str_3) System.out.println("str_5是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- if (str_5 == str_2) System.out.println("str_5和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- str_4.intern();
- if (str_4 != str_2) System.out.println("str_4虽然执行了str_4.intern(), 但它的返回值没有赋给str_4, 所以str_4和str_2不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- if (str_4.intern() == str_2) System.out.println("str_4.intern()和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- if (str_4.intern() != str_4) System.out.println("str_4.intern()是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
- else System.out.println("Trouble");
- }
- /*
- * 输出为:
- * pool中值创建了一个String对象:"forrest", str_0和str_1分别对其进行了引用
- * str_2是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
- * str_2是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
- * str_3和str_4都是对heap中String对象引用, 但二者引用对象的内存地址不同, 所以二者不是引用的同一个对象
- * str_5是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
- * str_5和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象
- * str_4虽然执行了str_4.intern(), 但它的返回值没有赋给str_4, 所以str_4和str_2不是引用的同一个对象
- * str_4.intern()和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象
- * str_4.intern()是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
- *
- * */
- public static void main(String[] args) {
- String a = "ab";
- String b = "cd";
- String c = "abcd";
- String d = "ab" + "cd";
- // 如果d和c指向了同一个对象,则说明d被加入字符串池
- if (c == d) System.out.println("/"ab/"+/"cd/" 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
- else System.out.println("/"ab/"+/"cd/" 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");
- String e = a + "cd";
- // 如果e和c指向了同一个对象,则说明e也被加入了字符串池
- if (e == c) System.out.println("a +/"cd/" 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
- else System.out.println("a +/"cd/" 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");
- String f = "ab" + b;
- // 如果f和c指向了同一个对象,则说明f也被加入了字符串池
- if (f == c) System.out.println("/"ab/"+ b 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
- else System.out.println("/"ab/"+ b 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");
- String g = a + b;
- // 如果g和c指向了同一个对象,则说明g也被加入了字符串池
- if (g == c) System.out.println("a + b 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
- else System.out.println("a + b 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");
- }
- /*
- * 输出为:
- * "ab"+"cd" 创建的对象 "加入了" 字符串池中
- * a +"cd" 创建的对象 "没加入" 字符串池中
- * "ab"+ b 创建的对象 "没加入" 字符串池中
- * a + b 创建的对象 "没加入" 字符串池中
- *
- * */
从第二段代码结果中我们不难看出,只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。对于所有包含new方式新建对象(包括null)的“+”连接表达式,它所产生的新对象都不会被加入字符串池中;对于类似str=1+"AAA"+2+3这种强制类型转化形成的String对象也不会放到pool中的。对此我们不再赘述。因此我们提倡大家用引号包含文本的方式来创建String对象以提高效率,实际上这也是我们在编程中常采用的。
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