Java中，那些關於String和字符串常量池你不得不知道的東西

老套的筆試題

在一些老套的筆試題中，會要你判斷s1==s2爲false仍是true，s1.equals(s2)爲false仍是true。

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1.equals(s2));

對於這種題，你總能很快的給出標準答案：==比較的是對象地址，equals方法比較的是真正的字符數組。因此輸出的是false和true。

上面的屬於最低階的題目，沒有什麼難度。

如今這種老套的題目已經慢慢消失了，取而代之的是有一些變形的新題目：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//輸出什麼呢？？？
System.out.println(str1 == str2);

final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//又輸出什麼呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

難度提高了一些，但思考一下也不可貴出答案是false和true。

今天的文章就是以這幾個題目展開的。

String對象的建立

先簡單看一下String類的結構：

能夠發現，String裏面有一個value屬性，是真正存儲字符的char數組。

在執行String s = "xyz";的時候，在堆區建立了一個String對象，一個char數組對象。

如何證實建立了一個String對象和一個char數組對象呢？咱們能夠經過IDEA的Debug功能驗證：

注意看我截圖的位置，在執行完String s = "xyz";以後，再次點擊load classes，Diff欄的String和char[]分別加了1，表示在內存中新增了一個char數組對象和一個String對象。

如今，咱們再來看String s = new String("xyz");建立了幾個對象。

從這張Debug動圖中，咱們能夠得出在String s = new String("xyz");以後，建立了兩個String對象和一個char數組對象。

又由於String s = new String("xyz");的s引用只能指向一個對象，能夠畫出內存分佈圖：

從圖中能夠看到，在堆區，有兩個String對象，這兩個String對象的value都指向同一個char數組對象。

那麼問題來了，下面的那個String對象根本就沒被引用，也就是說他沒有被用到，那麼它究竟是幹什麼的呢？

佔了內存空間又不使用，難道這是JDK的設計缺陷？

很顯然不是JDK的缺陷，JDK雖然確實有設計缺陷，但不至於這麼明顯，這麼愚蠢。

那下面的那個String對象是幹什麼的呢？

答案是用於駐留到字符串常量池中去的，注意，這裏我用了一個駐留，並非直接把對象放到字符串常量池裏面去，有什麼區別咱們後面再講。

這裏出現了字符串常量池的概念，我在String s = new String("xyz")建立了幾個實例你真的能答對嗎？中也有過比較詳細的介紹，有興趣的能夠去看一下，這裏再也不重複了。

你只須要知道，字符串常量池在JVM源碼中對應的類是StringTable，底層實現是一個Hashtable。

咱們以String s = new String("xyz");爲例：

首先去找字符串常量池找，看能不能找到「xyz」字符串對應對象的引用，若是字符串常量池中找不到：

• 建立一個String對象和char數組對象
• 將建立的String對象封裝成HashtableEntry，做爲StringTable的value進行存儲
• new String("xyz")會在堆區又建立一個String對象，char數組直接指向建立好的char數組對象

若是字符串常量池中能找到：

• new String("xyz")會在堆區建立一個對象，char數組直接指向已經存在的char數組對象

而String s = "xyz";是怎麼樣的邏輯：

首先去找字符串常量池找，看能不能找到「xyz」字符串的引用，若是字符串常量池中能找不到：

• 建立一個String對象和char數組對象
• 將建立的String對象封裝成HashtableEntry，做爲StringTable的value進行存儲
• 返回建立的String對象

若是字符串常量池中能找到：

• 直接返回找到引用對應的String對象

總結而言就是：

對於String s = new String("xyz");這種形式建立字符串對象，若是字符串常量池中能找到，建立一個String對象；若是若是字符串常量池中找不到，建立兩個String對象。

對於String s = "xyz";這種形式建立字符串對象，若是字符串常量池中能找到，不會建立String對象；若是若是字符串常量池中找不到，建立一個String對象。

因此，在平常開發中，能用String s = "xyz";儘可能不用String s = new String("xyz");，由於能夠少建立一個對象，節省一部分空間。

須要強調的是，字符串常量池存的不是字符串也不是String對象，而是一個個HashtableEntry，HashtableEntry裏面的value指向的纔是String對象，爲了避免讓表述變得複雜，我省略了HashtableEntry的存在，但不表明它就不存在。

上文提到的駐留就是新建HashtableEntry指向String對象，並把HashtableEntry存入字符串常量池的過程。

在網上一些文章中，一些做者多是爲了讓讀者更好的理解，省略了一些這些，必定要注意辨別區分。

達成以上共識以後，咱們再回顧一下那個老套的筆試題。

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
//爲何輸出的是false呢？
System.out.println(s1 == s2);
//爲何輸出的是true呢？
System.out.println(s1.equals(s2));

有了上面的基礎以後，咱們畫出對應的內存圖，s1 == s2爲何是false就一目瞭然了。

由於equals方法比較的真正的char數據，而s1和s2最終指向的都是同一個char數組對象，因此s1.equals(s2)等於true。

關於他們最終指向的都是同一個char數組對象這一觀點，也能夠經過反射證實：

我修改了str1指向的String對象的value，str2指向的對象也被影響了。

字符串拼接

如今，咱們再來看一下變式題：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//爲何輸出的是false
System.out.println(str1 == str2);

對於這個題目，咱們須要先看一下這段代碼的字節碼。

字節碼指令看不懂沒有關係，看我用紅色框框起來的部分就好了，能夠看到竟然出現了StringBuilder。

什麼意思呢，就是說String str1 = s1 + s2;會被編譯器會優化成new StringBuilder().append("aa").append("bb").toString();

StringBuilder裏面的append方法就是對char數組進行操做，那StringBuilder的toString方法作了什麼呢？

從源碼中能夠看到，StringBuilder裏面的toString方法調用的是String類裏面的String(char value[], int offset, int count)構造方法，這個方法作了什麼呢？

• 根據參數複製一份char數組對象。複製了一份！
• 建立一個String對象，String對象的value指向複製的char數組對象。

注意，並無駐留到字符串常量池裏面去，這個很關鍵！！！畫一個圖理解一下：

也就是說str2指向的String對象並無駐留到字符串常量池，而str1指向的對象駐留到字符串常量池裏面去了，且他們並非同一個對象。因此str1 == str2仍是false

由於複製一份char數組對象，因此若是咱們改變其中一個char數組的話，另外一個也不會形成影響：

把其中String變成醜比以後，另外一個仍是帥比，也說明了兩個String對象用的不是同一份char數組。

intern方法

上面說到，調用StringBuilder的toString方法建立的String對象是不會駐留到字符串常量池的，那若是我偏要駐留到字符串常量池呢？有沒有辦法呢？

有的，String類的intern方法就能夠幫你完成這個事情。

以這段代碼爲例：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str = s1 + s2;
str.intern();

在執行str.intern();以前，內存圖是這樣的：

在執行str.intern();以後，內存圖是這樣的：

intern方法就是建立了一個HashtableEntry對象，並把value指向String對象，而後把HashtableEntry經過hash定位存到對應的字符串成常量池中。固然，前提是字符串常量池中原來沒有對應的HashtableEntry。

沒了，intern方法，就是這麼簡單，一句話給你說清楚了。

關於intern方法，還有一個頗有趣的故事，有興趣的能夠去看一下why神的這篇文章《深刻理解Java虛擬機》第2版挖的坑終於在第3版中被R大填平了

編譯優化

寫到這裏，好像只有一個坑沒有填。就是這個題爲何輸出的是true。

final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//爲何輸出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

這道題和上面那道題相比，有點類似，在原來的基礎上加了兩個final關鍵字。咱們先看一下這段代碼的字節碼：

又是一段字節碼指令，不須要看懂，你點一下#4，竟然就能夠看到「ccdd」字符串。

原來，用final修飾後，JDK的編譯器會識別優化，會把String str3 = s3 + s4;優化成String str3 = "ccdd"。

因此原題就至關於：

String str3 = "ccdd";
String str4 = "ccdd";
//爲何輸出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

這樣的題目還難嗎？是否是那無論str3和str4怎麼比，確定是相等的。

總結

String對於Java程序員來講就是「最熟悉的陌生人」，你說String簡單，它確實簡單。你說它難，深究起來確實也有難度，但這些題目，只要你腦海裏有一副內存圖就會很簡單。

面試題也只會愈來愈難，這個行業看起來也愈來愈內卷，但只要我學的快，內卷就卷不到我。

好了，今天就寫到了，我要去打遊戲了。

但願這篇文章，能對你有一點幫助。

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