jvm学习 java字符串常量池以及String常见简单面试问题

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关于字符串池

字符串常量池（String pool），我们这里简称为字符串池。在java代码中，我们经常使用字符串，使用的可以说是相当频繁，所以jvm为了提高效率，并节省开销，在内存中创建了一个字符串常量池来存储String对象。这个字符串池可以看做一个集合，（同一值只能存一次）且可以多个变量引用一个String对象。这里我们要将字符串池和堆区分开（虽然它俩是包含关系）。
针对String类型对象的两种创建方式，jvm有不同的规定，从而导致我们String变量所引用的对象不一样。

• 针对String s1 = "abc";这种字面值创建方式，jvm规定，在创建时，首先查询字符串池，如果其中有值为"abc"的String对象，那么就直接返回字符串池中值为"abc"的对象，否则，会在字符串池创建值为"abc"的对象，并返回该对象。总之，字符串池中，有则返回，无则创建返回，不管怎样，都是从字符串常量池中返回。
• 针对String s1 = new String("abc");这种new创建方式，jvm规定，首先在字符串池中查找有没有"abc"这个字符串对象，如果有，则不在池中再去创建"abc"这个对象了，直接在堆中创建一个"abc"字符串对象，然后将堆中的这个"abc"对象的地址返回;如果没有，则首先在字符串池中创建一个"abc"字符串对象，然后再在堆中创建一个"abc"字符串对象，然后将堆中这个"abc"字符串对象的地址返回。总之，字符串池中，有则不创建，无则创建，不管怎样，都是要在堆中new的String对象，都是返回堆中new的哪个对象。

这里如果不想细看，只要注意我加粗的两句话就行，就能够大致把握我创建的String对象实际存放在哪。

下面来说一下字符串池在java内存中的位置。
在jdk1.8之前，字符串常量池是在运行时常量池中，而运行常量池是方法区一部分，jdk1.8之前的版本，方法区是用永久代的概念来实现的，具体位置位于堆内存中。而jdk1.8以后，字符串常量池不再存在于运行时常量池中，它直接存在于堆内存中，而方法区带着运行时常量池原理了堆内存，采用元空间来实现，它们使用的是本地内存。
字符串常量池一般是不进行垃圾回收的，因为字符串池存在的初衷就是为了提高效率，减少开销，尽量让常用的String对象能够直接使用。

String常见问题分析

上面讲了字符串常量池，我们对于String对象在java内存中的位置有了一些了解，下面就结合一些例子来分析分析，这些例子是可以作为一些简单的面试题。

例子1：字符串池中对于值相同的String对象最多存在一个，字面值创建

//采用字面值赋值
        String s1 = "abc";//存在于字符串池中的对象
        String s2 = "abc";//存在于字符串池中的对象
        System.out.println(s1 == s2);//true

一开始，我们的字符串池为空，先在字符串池中创建“abc”这个String对象，再把这个对象返回给s1，然后在初始化s2时，发现字符串池中已经有了“abc”，那么此时直接把该对象返回给s2，所以这里我们的输出结果为true，即s1与s2指向的是同一对象。

例子2：new关键字实例化String对象

//采用new关键字创建一个字符串对象
        String s3 = new String("abc");//存在于堆中的对象
        String s4 = new String("abc");//存在于堆中的对象
        System.out.println(s3 == s4);//false

一开始，我们的字符串池为空，初始化s3时，先在堆中new一个“abc”对象，然后查询字符串池发现没有该对象，于是放入，并将刚刚new的那个堆中的对象返回。然后在初始化s4时，同样，先又在堆中new一个“abc”对象，然后查询字符串池发现已经有了该对象，于是不操作，并将刚刚new的那个堆中的对象返回。因为s3和s4分别指向堆中的一个对象，所以肯定内存地址不相等。（字符串常量池中的“abc”与s3，s4也不相等哦，因为内存地址不同）

例子3：字符串拼接

//当字符串池中有abc时，true
        String s5 = "abc" + "def";//编译时就已经确定，这是从字符串池中返回的对象
        String s6 = "abcdef";//存在于字符串池中的对象
        String s7 = new String("abc") + new String("def");//运行时才生成，在堆里
        System.out.println(s5 == s6);//true
        System.out.println(s6 == s7);//false

同样一开始字符串为空，我们的s5是两个字面字符串的拼接，这里因为是字面值，所以编译期编译器就直接计算了拼接结果，然后放入了字符串池，所以这里就相当于String s5 = "abcdef"。
而s7是两个String对象的拼接，在编译期编译器并不能识别他们拼接的结果，所以这里是在运行期才完成的拼接，这里先在堆中创建了“abc”对象，又在堆中创建了”def“对象，又因为String对象是不能更改的，所以是在堆中创建了一个新的字符串来返回给s7。
所以最终s5==s6，而s7！=s6。
总之一句话：字面字符串拼接编译期，而引用字符串拼接运行期。

例子4：String对象字符串拼接，jdk9和之前版本区别，StringBuilder

        String s1 = "abc";
        String s2 = "def";
        String s3 = s1 + s2;

我们来看这样一段代码。针对这段代码，网上很多博客与教学视频都会如此解释：这里s3这行代码，其实是先实例化了一个StringBuilder对象，然后调用其append方法，分别将s1和s2的对象值拼接进来，然后继续链式调用tostring方法，返回一个字符串给s3，所以这里返回的对象实际是在堆内存中。
这种说法是没错的，我们看其字节码文件也能看出。
但实际上，这是在jdk9以前的jdk版本的情况。
如果我们使用的是jdk9的话，就不是这么个道理了。使用jdk9，不会再实例化StringBuilder对象，而是因为动态调用，返回一个String对象。当然这里还是在堆中。我们通过下面的字节码指令来证明。

这里用到了invokeDynamic指令。

例子5：intern方法

        String s1 = new String("abc");
        String s2 = s1.intern();
        String s3 = "abc";
        System.out.println(s2==s3);//true

String.intern()方法，是主动将该String对象放入字符串池中，如果字符串中已经存在，则不操作，并返回字符串池中的对象，如果不存在，则放入字符串池中，并返回字符串池中的对象。
这里注意无论怎样，返回的都是字符串池中的对象。
所以s1的对象是在堆内存里new的，而s2的是字符串池返回的，s3也是字符串池返回的，所以最后结果是true。

例子6：问创建了几个对象

       String s1 = new String("abc");

问：这句代码创建了几个对象？
答：如果字符串池中没有“abc”，则创建了两个，字符串池中一个，堆中一个；如果字符串中有“abc”，则只创建了一个，就是堆中的哪个。

      String s1 = "abc";

问：这句代码创建了几个对象？
答：如果字符串池中没有“abc”，则创建了一个，就是字符串池中那个；如果字符串中有“abc”，则没有创建。