Knowledge Point 20180309 字符串常量池与String,intern()

引言

　　什么都先不说，先看下面这个引入的例子：

public static void test4(){

        String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");

        System.out.println(str1.intern() == str1);

        System.out.println(str1 == "SEUCalvin");

    }

　　再将上面的例子加上一行代码：

public static void test5(){

        String str2 = "SEUCalvin";

        String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");

        System.out.println(str1.intern() == str1);

        System.out.println(str1 == "SEUCalvin");

    }

　　是不是感觉莫名其妙，新定义的str2好像和str1没有半毛钱的关系，怎么会影响到有关str1的输出结果呢？其实这都是intern()方法搞的鬼！看完这篇文章，你就会明白。

　　这中间的原因和Hotspot是有很大关系的,在JVM运行时数据区中的方法区有一个常量池，但是发现在JDK1.6以后常量池被放置在了堆空间，因此常量池位置的不同影响到了String的intern()方法的表现。

1.为什么要介绍intern()方法

　　intern()方法设计的初衷，就是重(chong)用String对象，以节省内存消耗。这么说可能有点抽象，那么就用例子来证明。

package cn.stringPractise.create;

static final int MAX = 100000;

    static final String[] arr = new String[MAX];  

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //为长度为10的Integer数组随机赋值

        Integer[] sample = new Integer[10];

        Random random = new Random(1000);

        for (int i = 0; i < sample.length; i++) {

            sample[i] = random.nextInt();

        }

        //记录程序开始时间

        long t = System.currentTimeMillis();

        //使用/不使用intern方法为10万个String赋值，值来自于Integer数组的10个数

            for (int i = 0; i < MAX; i++) {

                arr[i] = new String(String.valueOf(sample[i % sample.length]));

                //arr[i] = new String(String.valueOf(sample[i % sample.length])).intern();  通过intern重复利用已经存在的字符串对象,这样垃圾回收器能够回收更多没有指向的对象

            }

            System.out.println((System.currentTimeMillis() - t) + "ms");

            System.gc();

    }

　　这个例子也比较简单，就是为了证明使用intern()比不使用intern()消耗的内存更少。

　　先定义一个长度为10的Integer数组，并随机为其赋值，在通过for循环为长度为10万的String对象依次赋值，这些值都来自于Integer数组。两种情况分别运行，可通过Window ---> Preferences --> Java --> Installed JREs设置JVM启动参数为-agentlib:hprof=heap=dump,format=b，将程序运行完后的hprof置于工程目录下。再通过MAT插件查看该hprof文件。
两次实验结果如下：

　　从运行结果来看，不使用intern()的情况下，程序生成了101924个String对象，而使用了intern()方法时，程序仅生成了1934个String对象(多次测试结果可能不同)。自然也证明了intern()节省内存的结论。细心的同学会发现使用了intern()方法后程序运行时间有所增加。这是因为程序中每次都是用了new String后又进行intern()操作的耗时时间，但是不使用intern()占用内存空间导致GC的时间是要远远大于这点时间的。

2. 深入认识intern()方法

　　查看API对于intern()的解释如下:

　　String intern() 返回字符串对象的规范表示。【具体是什么意思，我们将在一系列的例子后总结说明，有助于理解】

　　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，这个例子是网上流传较广的一个例子，分析图也是直接粘贴过来的，这里我会用自己的理解去解释这个例子：

String s = new String("1");

    s.intern();

    String s2 = "1";

    System.out.println(s == s2);

    String s3 = new String("1") + new String("1");

    s3.intern();

    String s4 = "11";

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

JDK1.6以及以下：false false
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：

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：

　　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：

1.2.1 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（方法区，也叫永久代）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。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。

1.2.2 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：

    String s = new String("1");

    s.intern();

    String s2 = "1";

    System.out.println(s == s2);

    String s3 = new String("1") + new String("1");

    s3.intern();

    String s4 = "11";

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

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

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

再把第二段代码贴一下便于查看：

String s = new String("1");  

String s2 = "1";  

s.intern();  

System.out.println(s == s2);  

String s3 = new String("1") + new String("1");  

String s4 = "11";  

s3.intern();  

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

　　1.JDK1.6以及以下：false false

　　2.JDK1.7以及以上：false false

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"，实际上s3指向的是一个字符串对象,该对象中是两个个字符串变量连接运算）。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。

　　本文转载，原文链接为：SEU_Calvin的博客。

1.3 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。

    String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");

    System.out.println(str1.intern() == str1);     //true

    System.out.println(str1 == "SEUCalvin");    //true

　　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：

    String str2 = "SEUCalvin";//新加的一行代码，其余不变

    String str1 = new String("SEU")+ new String("Calvin");

    System.out.println(str1.intern() == str1);   //false

    System.out.println(str1 == "SEUCalvin");   //false

　　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。

　　小结：

　　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。

　　JDK1.7中,string.Intern（）会先检查在字符串常量池中有没有这个字符串,如果没有,那么在字符串常量池中村存入一个指针指向堆中的String对象,如果字符串常量池中有这个字符串,那么会返回字符串常量池中这个对象地址.

String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");

　　语句在内存中是什么样的呢?因为String是不可改变的,所以Str1相当于创建了5个对象,两个new,两个在字符串常量池,一个是str1的指向,这个指向的内容并不是SEUCalvin,而是一个计算new String("SEU") + new String("Calvin")的计算,也就是会有这两个new对象的地址,还有运算法则,所以System.out.println(str1.intern() == str1);为true,如果是下面情况:

　　String str1 = new String("SEUCalvin");

　　System.out.println(str1.intern() == str1);

那么结果就是false,因为第一句会在字符串常量池中创建SEUCalvin字符串对象,str1.intern()后地址就变成了字符串常量池中的地址,两个地址这时变不一样了.

　　使用String.intern()能够重复使用在内存中已经存在的相同的字符串对象,这样避免了相同对象分配内存造成的内存的浪费,又因为String是不可变的,所以在两个索引指向同一个String对象时,这时如果另一个对象改变String,实际上是重新创建了一个String对象,也不会因为一个索引的操作修改而影响另一个索引指向的String发生改变;