String.intern()方法详解

1. 介绍

String.intern() 方法是 Java 中的一个方法，它用于在字符串常量池（String Pool）中维护字符串对象的引用，以便可以有效地重用字符串，从而节省内存。以下是关于String.intern()方法的详细介绍：

2. 工作原理

当你调用一个字符串的intern()方法时，Java 首先检查字符串常量池中是否已经存在一个等于该字符串内容的字符串对象:

• 如果在常量池中已经存在相同内容的字符串，intern() 方法将返回常量池中的字符串对象的引用。
• 如果常量池中不存在相同内容的字符串，intern() 方法则会将该字符串对象包含的字符串添加到常量池中，并返回它的引用。

3. 使用场景

String.intern() 主要用于优化字符串的内存使用，特别是在处理大量字符串时。
通常，在使用大量字符串的情况下，使用intern()方法可以减少内存消耗，因为它可以确保相同内容的字符串只存储一次。

示例：
下面是一个示例，演示了String.intern()方法的使用：

String s1 = new String("abc"); // 创建一个新的字符串对象
String s2 = "abc"; // 创建一个在常量池中的字符串对象

// 使用intern()方法将s1字符串对象的引用添加到常量池中
String s3 = s1.intern();

// 检查引用是否相等
System.out.println(s2 == s1); // false，不同的引用
System.out.println(s2 == s3); // true，引用相同

在上面的示例中，s1和s2分别引用了不同的字符串对象，但通过s1.intern()将s1的引用添加到了常量池中，所以s2和s3引用的是同一个字符串对象。

4. 字节码

 0 new #7 <java/lang/String>   //创建一个新的 String 对象
 3 dup  //复制栈顶的值（即刚刚创建的 String 对象的引用）。
 4 ldc #9 <abc> //将常量池中的字符串 "abc" 推送到栈顶。
 6 invokespecial #11 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>  //调用 String 构造函数，将栈顶的 "abc" 作为参数，用于初始化刚刚创建的 String 对象。
 9 astore_1  //将栈顶的引用值存储在局部变量表中的索引 1 处（这是 s1 的引用）。
10 ldc #9 <abc>  //再次将常量池中的字符串 "abc" 推送到栈顶。
12 astore_2  //将栈顶的引用值存储在局部变量表中的索引 2 处（这是 s2 的引用）。
13 getstatic #14 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;> //获取 System.out 的引用。
16 aload_1  //将局部变量表中的索引 1 处的引用值加载到栈顶。
17 aload_2  //将局部变量表中的索引 2 处的引用值加载到栈顶。
18 if_acmpne 25 (+7)  //比较栈顶的两个引用值，如果不相等，跳转到字节码偏移 25 处（即下面的 iconst_1）。
21 iconst_1  //将整数值 1 推送到栈顶（表示 true）。
22 goto 26 (+4)  //跳转到字节码偏移 26 处（继续执行下面的 invokevirtual 指令）。
25 iconst_0  //将整数值 0 推送到栈顶（表示 false）。
26 invokevirtual #20 <java/io/PrintStream.println : (Z)V>  //调用 System.out.println 方法打印栈顶的布尔值。
29 aload_1  //将局部变量表中的索引 1 处的引用值加载到栈顶。
30 invokevirtual #26 <java/lang/String.intern : ()Ljava/lang/String;>  //调用 intern() 方法，将字符串对象添加到常量池，并返回它的引用。
33 astore_3 //将栈顶的引用值存储在局部变量表中的索引 3 处（这是 s3 的引用）。
34 getstatic #14 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>  //获取 System.out 的引用。
37 aload_2  //将局部变量表中的索引 2 处的引用值加载到栈顶。
38 aload_3  //将局部变量表中的索引 3 处的引用值加载到栈顶。
39 if_acmpne 46 (+7)  //比较栈顶的两个引用值，如果不相等，跳转到字节码偏移 46 处（即下面的 iconst_1）。
42 iconst_1  //将整数值 1 推送到栈顶（表示 true）。
43 goto 47 (+4)  //跳转到字节码偏移 47 处（继续执行下面的 invokevirtual 指令）。
46 iconst_0 //将整数值 0 推送到栈顶（表示 false）。
47 invokevirtual #20 <java/io/PrintStream.println : (Z)V>  //调用 System.out.println 方法打印栈顶的布尔值。
50 return //方法返回。

这段代码主要测试了字符串的比较和`intern()`方法的作用。在比较`s1`和`s2`时，它们的引用不相等，因此第一个 `System.out.println` 输出 `false`。在比较`s2`和`s3`时，它们的引用相等，因为`s3` 是通过` intern()` 方法添加到常量池中的，因此第二个 `System.out.println` 输出 `true`。

5. 分析

创建 String s1 = new String("abc"); 的过程涉及到 Java 的字符串对象的内部工作机制，包括常量池和堆。

1. 常量池：
   Java 维护一个字符串常量池，用于存储字符串字面值（即双引号括起来的字符串）。这个常量池存在于方法区（Java 8 及之前的版本）或元空间（Java 8+）中。
   常量池的目的是为了节省内存，以避免多次创建相同内容的字符串。

2. 堆内存：
   String 对象在堆内存中创建。堆是 Java 程序中用于动态分配对象的区域。

现在让我们详细解释 String s1 = new String("abc"); 的创建过程：

1. new String("abc");：
   • new 关键字创建一个新的 String 对象。
   • String("abc") 是一个构造函数调用，它会在堆内存中创建一个新的字符串对象，内容为 “abc”。此时，堆中创建了一个新的字符串对象，它与常量池中的 “abc” 字符串内容相同，但是两者的引用不同。
2. String s1 = ...;：
   • String s1 是一个字符串引用变量的声明。
   • s1 变量被初始化为堆中刚创建的新字符串对象的引用。

现在，让我们在内存中看看发生了什么：

• 常量池中存在一个 “abc” 字符串，因为它是字面值。
• 堆中创建了一个新的字符串对象，内容也是 “abc”。
• 变量 s1 包含了对堆中新创建的字符串对象的引用。这意味着 s1 和常量池中的 “abc” 不是同一个对象，它们有不同的引用。

总结：String s1 = new String("abc"); 创建了一个新的 String 对象，并将其引用分配给变量 s1。这个新对象的内容是 “abc”，但它不与常量池中的 “abc” 共享引用。这种方式虽然在某些情况下可能有用，但通常情况下，我们更倾向于直接使用字面值字符串，以便利用字符串常量池来提高性能和内存效率。

6. 注意事项：

虽然intern()方法可以帮助节省内存，但不应该滥用它，因为它需要维护一个常量池，如果过多的字符串被 intern，可能会导致常量池变得庞大，从而浪费内存。
在一些情况下，使用intern()可能会导致性能下降，因此在使用之前应该慎重考虑。
总之，String.intern() 方法是用于在字符串常量池中管理字符串对象的引用，以实现字符串重用和内存优化的方法。在某些情况下，它可以在内存敏感的应用程序中提供性能和内存优势。