在Java虛擬機中，字符串常量到底存放在哪

時間 2019-12-12

原文原文鏈接

前言

前陣子和朋友討論一個問題：java

字符串常量歸常量池管理，那好比 String str = "abc"; 
"abc"這個對象是放在內存中的哪一個位置，是字符串常量池中仍是堆？

」這句代碼的abc固然在常量池中，只有new String("abc")這個對象纔在堆中建立「，他們大概是這麼回答。面試

「abc」這個東西，是放在常量池中，這個答案是錯誤的。數組

字符串「abc"的本體、實例，應該是存在於Java堆中。app

可能還真的有部分同窗對這個知識點不熟悉，今天和你們聊聊字符串這個問題 ~測試

初學Java時，學到字符串這一部分，有一段代碼ui

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");

書上的解釋是：執行第一行的時候，已經把"hello"字符串放到了常量池中，執行第二行代碼時，會將常量池中已經存在的"hello"複製一份到堆內存中，建立一個的新的String對象。雖然值同樣，但他們是不一樣的對象。

當時看完這個解釋，我產生了不少疑惑。由於在此以前已經知道字符串的底層是char數組實現的。我很疑惑：spa

他copy一份過去，是copy了char數組呢？
仍是copy整個String對象？
"hello" 這個對象實例真的存放在常量池中嗎？

當時在網上搜了一些文章和答案，各有說辭，大部分回答都是 "str" 這個對象在常量池中，但也有認爲字符串常量實例（或叫對象）是在堆中建立，只是將其引用放到字符串常量池中，交給常量池管理。線程

JAVA內存區域 — 運行時數據區

理清這個問題前，須要梳理一下前置知識。code

從一個經典的示意圖講起，以hotspot虛擬機爲例，此內存模型需創建在JDK1.7以前的版原本討論，JDK1.7以後有所改變，可是原理仍是同樣的。server

Java虛擬機管理的內存是運行時數據區那一部分，簡單歸納一下其中各個區域的區別：

虛擬機棧：線程私有，生命週期與線程相同，即每條線程都一個獨立的棧（VM Stack）。每一個方法執行時都會建立一個棧幀，也就是說，當有一條線程執行了多個方法時，就會有一個棧，棧中有多個棧幀。
本地方法棧：線程私有
程序計數器：線程私有
堆Heap：線程共享，是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊，在虛擬機啓動時建立。此內存區域的惟一目的就是存放對象實例，幾乎全部的對象實例都在這裏分配內存。在Java虛擬機規範中的描述是：全部的對象實例以及數組都要在堆上分配。 （原文：The heap is the runtime data area from which memory for all class instances and arrays is allocated） 但有特殊狀況，隨着JIT編譯器的發展，逃逸分析和標量替換技術的逐漸成熟，對象也能夠在棧上分配。另外，雖然說堆是線程共享，但其中也能夠劃分出多個線程私有的分配緩衝區（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
方法區：線程共享，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

JAVA的三種常量池

此外，Java有三種常量池，即字符串常量池（又叫全局字符串池）、class文件常量池、運行時常量池。

（圖一）

1. 字符串常量池（也叫全局字符串池、string pool、string literal pool）

字符串常量池在每一個VM中只有一份，他在內存中的位置如圖，紅色箭頭所指向的區域 Interned Strings

2. 運行時常量池（runtime constant pool）

當程序運行到某個類時，class文件中的信息就會被解析到內存的方法區裏的運行時常量池中。看圖可清晰感知到每個類被加載進來都會產生一個運行時常量池，由此可知，每一個類都有一個運行時常量池。它在內存中的位置如圖，藍色箭頭所指向的區域，方法區中的Class Date中的運行時常量池（Run-Time Constant Pool）

（圖二）

3. class文件常量池（class constant pool）

class常量池是在編譯後每一個class文件都有的，class文件中除了包含類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息就是 常量池（constant pool table），用於存放編譯器生成的各類字面量（Literal）和符號引用（Symbolic References）。字面量就是咱們所說的常量概念，如文本字符串、被聲明爲final的常量值等。他在class文件中的位置如上圖所示，Constant Pool 中。

我的理解

public static void main(String[] args) {
    String str = "hello";
}

回到一開始說到的這句代碼，能夠來總結一下它的執行過程了。

首先，字面量 "hello" 在編譯期，就會被記錄在 class文件的 class常量池中。
而當 class文件被加載到內存中後，JVM就會將 class常量池中的大部份內容存放到運行時常量池中，可是字符串 "hello" 的本體（對象）和其餘全部對象同樣，是會在堆中建立，再將引用放到字符串常量池，也就是圖一的 Interned Strings的位置。（RednaxelaFX 的文章裏，測試結果是在新生代的Eden區。但由於一直有一個引用駐留在字符串常量池，因此不會被GC清理掉）
而到了String str = "hello" 這步，JVM會去字符串常量池中找，若是找到了，JVM會在棧中的局部變量表裏建立str變量，而後把字符串常量池中的（hello 對象的）引用複製給 str 變量。

在《深刻理解Java虛擬機》這本書中也有字符串相關的解釋，舉其中幾個例子：

例子1

（原文）運行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），用於存放編譯期生成的各類字面量和符號引用， 這部份內容將在類加載後進入方法區的運行時常量池中存放。

最後一句描述不太準確，編譯期生成的各類字面量並非所有進入方法區的運行時常量池中。字符串字面量就不進入運行時常量池，而是在堆中建立了對象，再將引用駐留到字符串常量池中。

例子2

代碼清單2-7　String.intern（）返回引用的測試

public class RuntimeConstantPoolOOM{

    public static void main（String[]args）{
        String str1=new StringBuilder（"計算機"）.append（"軟件"）.toString（）；
        System.out.println（str1.intern（）==str1）；
        String str2=new StringBuilder（"ja"）.append（"va"）.toString（）；
        System.out.println（str2.intern（）==str2）；
    }
}

（原文）這段代碼在JDK 1.6中運行，會獲得兩個false，而在JDK 1.7中運行，會獲得一個true和一個false。產生差別的緣由是：在JDK 1.6中，intern（）方法會把首次遇到的字符串實例複製到永久代中，返回的也是永久代中這個字符串實例的引用，而由StringBuilder建立的字符串實例在Java堆上，因此必然不是同一個引用，將返回false。而JDK 1.7（以及部分其餘虛擬機，例如JRockit）的intern（）實現不會再複製實例，只是在常量池中記錄首次出現的實例引用，所以intern（）返回的引用和由StringBuilder建立的那個字符串實例是同一個。對str2比較返回false是由於「java」這個字符串在執行StringBuilder.toString（）以前已經出現過，字符串常量池中已經有它的引用了，不符合「首次出現」的原則，而「計算機軟件」這個字符串則是首次出現的，所以返回true。

原文解釋也不太準確，我以爲在 JDK 1.6中，intern（）並不會把首次遇到的字符串實例複製到永久代中，而是會將實例再複製一份到堆（heap）中，而後將其引用放入字符串常量池中進行管理，因此此代碼返回false。而JDK1.7中的intern（）不會再複製實例，直接將首次遇到的此字符串實例的引用，放入字符串常量池，因而返回true。關於此觀點，還沒看到大神文章實錘，歡迎討論。

最後再延伸一點，你們都知道，字符串的value是final修飾的char數組，那麼如下這段代碼：

// private final char value[];
String str1 = "hello world";
String str2 = new String("hello world");
String str3 = new String("hello world");

str一、str二、str3 三個變量所指向的都是不一樣的對象。（str1 != str2 != str3）

那麼，這三個對象裏的char數組是不是同一個數組？相信你們都有答案了。

此文所討論的Java內存模型是創建在JDK1.7以前。JDK 7開始 Hotspot 虛擬機把字符串常量池（Interned String位置）從永久代（PermGen）挪到Heap堆，JDK 8又完全取消 PermGen，把諸如klass之類的元數據都挪到GC堆以外管理。但無論怎樣，基本原理仍是不變的，字面量」hello「等依舊不是放在 Interned String 中。

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