【Java源码系列】String（二）new 与不 new 的问题

布满荆棘的人生 2022-11-12 09:34 108阅读 0赞

> String 系列：
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>  *  [【Java源码系列】String（一）底层结构分析][Java_String]
>  *  [【Java源码系列】String（二）new 与不 new 的问题][Java_String_new _ new]
>  *  [【Java源码系列】String（三）常用 API 源码分析][Java_String_ API]
>  *  [【Java源码系列】String（四）对比 StringBuilder 的实现][Java_String_ StringBuilder]

先来说一下 JVM 对于字符串处理的整个流程：

1.  程序经过编译之后，在该类的 class 常量池中存放一些符号引用
2.  类加载之后，将 class 常量池中存放的符号引用转存到运行时常量池中
3.  **经过验证，准备阶段之后，在堆中生成驻留字符串的实例对象（也就是下例中 str1 所指向的 “abc” 实例对象），然后将这个对象的引用存到全局 String Pool 中，也就是 StringTable 中**
4.  最后在解析阶段，要把运行时常量池中的符号引用替换成直接引用，那么就直接查询 StringTable，保证StringTable里的引用值与运行时常量池中的引用值一致，大概整个过程就是这样了

### 1.基本示例 ###

String str1 = "abc";
    String str2 = new String("def");
    String str3 = "abc";
    String str4 = str2.intern();
    String str5 = "def";
    System.out.println(str1 == str3);//true
    System.out.println(str2 == str4);//false
    System.out.println(str4 == str5);//true

整个程序的内存分配过程大致如下：

1）首先，在堆中会有一个 ”abc” 实例，全局 StringTable 中存放着 ”abc” 的一个引用值

2）然后在运行第二句的时候会生成**两个**实例，

*  一个是 ”def” 的实例对象，并且 StringTable 中存储一个 ”def” 的引用值
 *  还有一个是 new 出来的一个”def”的实例对象，与上面那个是不同的实例

> 注：虽然是两个不同的实例，但是新 new 出来的那个 String 对象，与字符串常量池所指向的 String 对象的 char 数组（value）是同一个。

3）当在解析 str3 的时候查找 StringTable，里面有 ”abc” 的全局驻留字符串引用，所以 str3 的引用地址与之前的那个已存在的相同

4）str4 是在运行的时候调用 intern() 函数，返回 StringTable 中 ”def” 的引用值，如果没有就将 str2 的引用值添加进去。在这里，StringTable 中已经有了 ”def” 的引用值了，所以返回上面在 new str2 的时候添加到 StringTable 中的 “def” 引用值

5）最后 str5 在解析的时候就也是指向存在于 StringTable 中的 ”def” 的引用值

那么这样一分析之后，下面三个打印的值就容易理解了。

**小结**

*  字符串实例都是存在堆上的
 *  如果不 new，则会直接将字符串常量池的引用返回
 *  如果 new，则会再创建一个字符串实例（char\[\]与字符串常量对象的相同），并将其引用返回
 *  如果要将某个字符串也添加到字符串常量池，可以通过 intern() 方法（前提是字符串常量池无该实例）

> PS：下面来看两个升级的示例，这两个示例参考了[这篇文章][Link 1]…

### 2.升级示例一 ###

String str = "abc" + "def";

上面代码会创建几个对象？（注：暂且不考虑常量池中是否已经存在对应字符串的问题，假设都不存在对应的字符串）

这里其实就涉及到字符串常量重载“+”的问题，当一个字符串由多个字符串常量拼接成一个字符串时，它自己也肯定是字符串常量。所以，字符串常量的 “+” 号连接Java虚拟机会在程序编译期将其优化为连接后的值。

就上面的示例而言，在编译时已经被合并成 “abcdef” 字符串，因此，只会创建1个对象。并没有创建临时字符串对象 “abc” 和 “def”，这样减轻了垃圾收集器的压力。

> PS：我们通过 javap 查看class文件可以看到如下内容。 反编译 class 文件的命令是 javap -c -l Demo  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
> 很明显，字节码中只有拼接好的 “abcdef”。

### 3.升级示例二 ###

针对上面的问题，我们再次升级一下，下面的代码会创建几个对象？

String str = "abc" + new String("def");

创建了4个，5个，还是6个对象？

1）4个对象

常量池持有引用的 “abc” 和 “def”，堆中对象 new String(“def”) 和 “abcdef”

这种说法对吗？不完全对，如果说上述代码创建了几个字符串对象，那么可以说是正确的。但上述的代码 Java 虚拟机在编译的时候同样会优化，会创建一个 StringBuilder 来进行字符串的拼接

2）5个对象

实际效果类似：

String s = new String("def");
    new StringBuilder().append("abc").append(s).toString();

很显然，多出了一个 StringBuilder 对象，那就应该是5个对象。

那么创建6个对象是怎么回事呢？有同学可能会想了，StringBuilder 最后 toString() 之后的 “abcdef” 难道不在常量池存一份吗？

3）6个对象

这个还真没有存，我们来看一下这段代码：

@Test
    public void testString3() {
        
    	String s1 = "abc";
    	String s2 = new String("def");
    	String s3 = s1 + s2;
    	String s4 = "abcdef";
    	System.out.println(s3==s4); // false
    }

按照上面的分析，如果 s1+s2 的结果在常量池中存了一份，那么 s3 中的 value 引用应该和 s4 中 value 的引用是一样的才对。下面我们看一下 debug 的效果。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

很明显，s3 和 s4 的值相同，但 value 值的地址并不相同。即便是将 s3 和 s4 的位置调整一下，效果也一样。s4很明确是存在于常量池中，那么 s3 对应的值存储在哪里呢？很显然是在堆对象中。

我们来看一下 StringBuilder 的 toString() 方法是如何将拼接的结果转化为字符串的：

@Override
    public String toString() {
        
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }

很显然，在 toString 方法中又新创建了一个String对象，而该 String 对象传递数组的构造方法来创建的：

public String(char value[], int offset, int count)

也就是说，String 对象的 value 值直接指向了一个已经存在的数组，而并没有指向常量池中的字符串。

**因此，上面的准确回答应该是创建了4个字符串对象和1个 StringBuilder 对象。**

[Java_String]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/108540187
[Java_String_new _ new]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/115121414
[Java_String_ API]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/113875248
[Java_String_ StringBuilder]: https://yzhyaa.blog.csdn.net/article/details/113875249
[Link 1]: https://cloud.tencent.com/developer/article/1686226
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkyNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/560fd8d7701f431a93919bc9f0a2fadc.png
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