String放入运行时常量池的时机与String.intern()方法解惑

运行时常量池概述

Java运行时常量池中主要存放两大类常量：字面量和符号引用。字面量比较接近于Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等。
而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了下面三类常量：
- 类和接口的全限定名（包名+类名）
- 字段的名称和描述符
- 方法的名称和描述符

运行时常量池位置

运行时常量池在JDK1.6及之前版本的JVM中是方法区的一部分，而在HotSpot虚拟机中方法区放在了”永久代(Permanent Generation)”。所以运行时常量池也是在永久代的。
但是JDK1.7及之后版本的JVM已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池。

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本文主要解惑String对象（即文本字符串）何时放入常量池，不涉及上述三类符号引用常量和其他非String常量值。而且本文只讨论主流的HotSpot虚拟机。

String何时放入常量池

记住一句话：直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。

代码一：

String a = "计算机软件";

分析：因为计算机软件五个字直接使用了双引号声明，故JVM会在运行时常量池中首先查找有没有该字符串，有则直接返回该字符串在常量池中的引用；没有则直接在常量池中创建该字符串，然后返回引用。此时，该句代码已经执行完毕，不会在java Heap（堆）中创建内容相同的字符串。该字符串只在常量池中创建了一个String对象。

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代码二：

String a = new String("计算机软件");

分析：该行代码生成了两个String对象（Stack（栈）中的对象引用不在讨论范围内）：第一步，因为计算机软件五个字直接使用了双引号声明，故JVM会在运行时常量池中首先查找有没有该字符串，有则进入第二步；没有则直接在常量池中创建该字符串，然后进入第二步。第二步：在常量池中创建了一个String对象之后，由于使用了new，JVM会在Heap（堆）中创建一个内容相同的String对象，然后返回堆中String对象的引用。该行代码分别在常量池和堆中生成了两个内容相同的String对象。

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代码三：

String a = "计算机" + "软件";

分析：由于JVM存在编译期优化，对于两个直接双引号声明的String的+操作，JVM在编译期会直接优化为“计算机软件”一个字符串，故该行代码同代码一。

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代码四：

String b = "计算机";
String a = b + "软件";

分析：由于b是一个String变量，编译期无法确定b的值，故不会优化为一个字符串。即使我们知道b的值，但JVM认为它是个变量，变量的值只能在运行期才能确定，故不会优化。运行期字符串的+连接符相当于new，故该行代码在Heap中创建了一个内容为“计算机软件”的String对象，并返回该对象的引用。至此，该代码执行完毕，因为没有直接双引号声明计算机软件这5个字的字符串，故常量池中不会生成计算机软件这5个字的字符串。但是会有“计算机”和“软件”这两个String对象，因为他们都用双引号声明了。

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代码五：

String final b = "计算机";
String a = b + "软件";

分析：该代码与代码四的唯一区别是将b声明为final类型，即为常量。故在编译期JVM能确定b的值，所以对+可以优化为“计算机软件”5个字的字符串。该代码的运行同代码三和代码一。

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代码六：

String a = new String("计算机") + "软件";

分析：因为有new，该代码也无法编译期优化，故该行代码只是在Heap中生成了“计算机软件”字符串的String对象，在常量池中没有内容相同的对象生成。

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String.intern方法

概述

String.intern()是一个Native方法，它的作用是：如果运行时常量池中已经包含一个等于此String对象内容的字符串，则返回常量池中该字符串的引用；如果没有，则在常量池中创建与此String内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。

JDK1.7改变

当常量池中没有该字符串时，JDK7的intern（）方法的实现不再是在常量池中创建与此String内容相同的字符串，而改为在常量池中记录Java Heap中首次出现的该字符串的引用，并返回该引用。
验证代码：

String str1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();
System.out.println((str1.intern() == str1));
//JDK1.6:false
//JDK1.7:true

或

String b = "计算机";
String a = b + "软件";
System.out.println(a.intern() == a);
//JDK1.6:false
//JDK1.7:true    

测试代码

请运行以下的代码看看你分析的结果和真正的运行结果是否一样，JDK1.6和1.7都要跑一遍，如果你都分析对了，那就是理解了。

//一次放开一个多行注释运行
       /* 
        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);
        */
       /* 
        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);
        */
  /*
 //+连接但编译器不优化
        String s1=new String("xy") + "z";  
        String s2=s1.intern();  
        System.out.println( s1==s1.intern() );  
        System.out.println( s1+" "+s2 );  
        System.out.println( s2==s1.intern() ); 
        */
      /*// 一般情况
        String s1=new String("xyz") ;  
        String s2=s1.intern();  
        System.out.println( s1==s1.intern() );  
        System.out.println( s1+" "+s2 );  
        System.out.println( s2==s1.intern() ); 
        */

       /*//编译器优化
        String s1 = "xy" + "z";
        String s2 = s1.intern();
        System.out.println( s1==s1.intern() );  
        System.out.println( s1+" "+s2 );  
        System.out.println( s2==s1.intern() ); 

        */

说明：本文有部分内容摘抄了周志明大神的《深入理解Java虚拟机》一书，部分代码参考了网上多个博客的内容，仅用于学习。无意侵犯版权。

参考：
《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》周志明著
JVM常量池和八种基本数据及字符串
深入解析String#intern
Java永久代去哪儿了