java中一个有意思的字符串intern问题

本文是在阅读《深入理解java虚拟机》2.4.3节时受到启发而写的，书中对这个知识点讲得也比较清楚了，这里自己再总结一下，加深理解。

文中根据书中的内容加入了自己的一些理解，如有理解不对的地方，欢迎讨论交流。

首先来看如下两个测试用例，执行完成后分别输出什么？

答案是testStringIntern1()输出true，testStringIntern2()输出false，如果是在jdk6中测试，答案分别是false, false，为什么会这样，如果明白了这个问题，对jvm内存结构会有个更清晰的认识。

public class StringTest {

    @Test
    public void testStringIntern1() {
        String a = new StringBuilder().append("I love ").append("java").toString();
        String intern = a.intern();
        System.out.println(intern == a);
    }

    @Test
    public void testStringIntern2() {
        String a = new StringBuilder().append("I love ").append("java").toString();
        String b = "I love java";
        String intern = a.intern();
        System.out.println(intern == a);
    }
}

我们知道，jvm内存包含堆区和方法区两个区域（这里不考虑其他区域），堆区用来存放对象实例，方法区保存类型信息，常量，静态变量，即时编译后的代码缓存等。方法区是jvm规范中定义的一个jvm内存区域，jvm规范只是规定了方法区应该存放什么类型的数据，但是这些数据真正要存在哪里，要看具体用的哪个虚拟机，不同的jvm可能会有不同的实现。

我们先来看一下《深入理解java虚拟机》是怎么描述hotspot虚拟机的方法区的。

从上面的描述我们可以知道，hotspot虚拟机中的方法区具体实现是在永久代（jdk7及之前）或元空间（jdk7之后），但是上面这段话说得有点模糊，注意文中说的，“到了JDK 7的HotSpot，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出”，但是这里并没有说字符串常量池和静态变量移出是移出到了哪里，实际上是移到了堆中，也就是字符串常量和静态变量实际上是保存在堆中，虽然从概念是来说它们是属于方法区的数据。注意还有一句话，“还剩余的内容（主要是类型信息）全部移到了元空间中”，也就是说jdk8及之后，字符串常量和静态变量是保存在堆中，类型信息保存在元空间中，但是字符串常量、静态变量、类型信息在概念上都是属于方法区的。

这里有必要再讲一个intern方法的作用，以及intern方法在jdk6及jdk7中的不同。

jdk中对intern方法的描述。

这里引用一下这篇文章（https://www.cnblogs.com/itplay/p/11137526.html）中对intern方法的解释，在 JDK 1.6 中，调用 intern() 首先会在字符串池中寻找 equal() 相等的字符串，假如字符串存在就返回该字符串在字符串池中的引用；假如字符串不存在，虚拟机会重新在永久代上创建一个实例，并在字符串池中增加一指向这个新创建的实例。在 JDK 1.7 中，由于字符串池不在永久代了，intern() 做了一些修改，更方便地利用堆中的对象。字符串存在时和 JDK 1.6一样，但是字符串不存在时不再需要重新创建实例，可以直接指向堆上的实例。

我们还需要知道字符串常量池中存的是什么。首先需要明白，字符串常量池中保存的不是字符串对象，而是字符串对象的引用。那字符串对象保存在哪里呢？这个要看这个字符串是怎么生成的以及jdk的版本。具体差异如下表所示。

jdk版本	字符串定义方式	结果
6	String a = "a"	在永久代内存中创建了一个值为"a"的字符串对象，并在字符串常量池中添加一个引用指向这个对象。
	String a = new String("a")	在永久代内存中创建了一个值为"a"的字符串对象，并在字符串常量池中添加一个引用指向这个对象。 同时在堆中创建一个值为"a"的字符串，变量a指向堆中的这个字符串对象。
7	String a = "a"	在堆内存中创建了一个值为"a"的字符串对象，并在字符串常量池中添加一个引用指向这个对象。
	String a = new String("a")	在堆内存中创建了一个值为"a"的字符串对象，并在字符串常量池中添加一个引用指向这个对象。 同时在堆内存中再创建一个值为"a"字符串对象，变量a指向这个对象。

有了上面的知识背景，下面我们来分析testStringIntern1方法。

执行到下面这一句时，java堆内存中会有一个String对象，值为“I love java”，变量a指向这个对象，由于没有通过字面量方式定义，所以在字符串常量池中是没有一个指针是指向值为"I love java"的字符串对象的。

 String a = new StringBuilder().append("I love ").append("java").toString();

接着，执行下面的intern方法时，程序会去字符串常量池中查找有没有和变量a，也就是“I lova java”相等（equals方法相等）的字符串，此时字符串常量池中还是没有的。但是由于堆内存中已经有了一个值为"I love java"的字符串对象，所以在jdk7及以后的版本中会直接复用堆内存中的这个字符串对象，把这个字符串对象的引用放到字符串常量池中，这样就相当于字符串常量池中有了"I love java"这个字符串对象。所以返回的结果和a变量是指向同一个字符串对象的，所以intern==a结果为true。在jdk6时的hotspot虚拟机，由于字符串常量池是在永久代中实现，所以调用intern时会在永久代查找“I love java”，找不到，就会把堆内存中的“I love java”字符串对象拷贝一个到永久代中，然后返回永久代中的引用，那么intern和a用==比较就会返回false。

 String intern = a.intern();

接下来分析testStringIntern2方法。

第一句代码和上面一样，执行完后会在堆内存中创建一个"I love java"的字符串对象，但是要注意这个对象我们不是通过字面量形式定义的，它和其他普通java对象是一样的，仅仅只是堆中的一个对象，和字符串常量池之间没有任何关系。

下面这句代码定义了一个字符串字面量，字面量形式的字符串对象在jdk7中会放在堆内存中，在jdk6会放在永久代，但是不管放在哪里，此时字符串常量池中已经有了一个引用，指向这个值为"I love java"的字符串对象，这个对象和上面a指向的不是同一个对象。

String b = "I love java";

然后调用a.intern()方法时，同样，程序会在字符串常量池中查找有没有“I love java”字符串对象，发现已经有了，也就是我们上面定义的b，于是返回已有的这个字符串对象，其实就是返回b指向的那个对象的引用，由于b指向的对象和a不是同一个，所以intern == a为false。大家可以试验一下，b == intern是为true的，也就是a.intern()返回的就是b指向的那一个对象的引用。

 

总结：

intern方法在不同jdk中不同的表现是学习和理解jvm内存结构很好的一个例子，好好理解一下上面的测试用例对理解jvm内存结构会很有帮助。

参考： 

《深入理解java虚拟机》

https://www.cnblogs.com/itplay/p/11137526.html