第五节字符串底层实现

╰半夏微凉° 2022-12-07 15:26 199阅读 0赞

一、常量池

1、常量池分类

（1）class文件中的常量池：存在于硬盘上，使用命令“javap -verbose”可以查看；

（2）![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70][]运行时常量池：InstanceKlass的一个属性，ConstantPool\* \_constants，存放在方法区（元空间）；

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

（3）字符串常量池：String Pool，存在于堆区，底层是StringTable，StringTable继承自HashTable。

二、StringTable

1、StringTable类的继承关系（Hashtable本质上是通过数组+链表来存储字符串的）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

2、StringTable存储以及获取字符串的过程（index和hashValue我写反了）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

（1）当代码中定一个或多个字符串被定义时，字符串会通过字符串值和字符串长度计算hashcode值，即hashValue。

（2）存放字符串时，比较hashValue是否存在，如果不存在则将字符串的hashValue放到数组中，并根据hashValue计算出一个index值，HashTable的key指向这个index，Hashtable的value指针指向InstanceOopDes（InstanceOopDes被封装成HashTableEntry）。

（3）如果hashValue存在，则根据算法计算出不同的index，并将String的的value存放到链表的下一个地址中。

（4）获取时，根据hashcode计算出index，根据index去除字符串的值。

3、StringTable源码解析

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

四、字符串在内存中的存在形式（StringTable的key是hashValue，value是HashTableEntry）

1、一个双引号

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

2、两个双引号

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

3、一个new

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

4、两个new

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

5、字符串创建步骤（以String s1 = new String("11");为例）

（1）在字符串常量池中查找是否有此字符串（“11”），如果有则返回对应的String对象；如果没有则在字符串常量池中创建String的OopDesc对象和char数组的TypeArrayOopDesc对象；

（2）将这个String对象对应的InstanceOopDesc封装成HashtableEntry对象，HashtableEntry对象作为StringTable的value进行存储；

（3）new关键字使的String的OopDesc在堆中再次创建一份。所以new String("11")会创建出来两个String的OopDesc对象和一个char数组的typeArrayOopDesc对象。

6、String的特殊构造

String(char value\[\], int offset, int count)构造方法不会在常量池中创建。即通过此构造方法创建的String对象只有一个。比如：String str = new String(new char\[\]\{'1'\}, 0, 1)。

五、连接字符串的底层实现

1、“+”连接字符串原理

（1）“+”连接字符串本质上是通过构建StringBuilder对象，调用其append()和toString()方法实现的字符串拼接。由于StringBuilder的toString方法是同过“return new String(value, 0, count);”来实现的，所以通过“+”拼接的字符串并不会在常量池中存在。

（2）“+”连接字符串时，不会将字符串写进常量池。即，不会生产HashTableEntry，无法从常量池中查找。

（3）当两个常量字符串都被final修饰时，两者拼接在编译时会被直接赋值成拼接后的形式，此时和直接创建这个拼接后的字符串内存地址相同。若有一个未被final修饰，则条件不成立。如下图：

![2020091618532955.png][]

final修饰的new String形式在拼接时，不会被编译成直接赋值后的形式，拼接后的字符串地址是一个新的地址。因为final修饰的是String引用，而不是字面量，所以地址不同。如下图：

![20200916185331862.png][]

2、示例

（1）双引号+双引号

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

（2）双引号+new String("")

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

六、intern的底层实现原理

1、原理：

（1）去常量池中找字符串，如果有就返回，如果没有，就把String对应的InstanceOopDes封装成StringTable；

（2）intern会强制把拼接的字符串写进常量池。

2、图解

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODA4NTc4Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

其他：栈中存放的东西

1、如果是基本类型，栈中存储的就是值本身

2、如果是引用类型，栈中存储的就是引用（内存地址）

3、oop是Java中的对象在JVM中的形式。

习题：

1、这句代码创建了几个对象？为什么？

String s1 = new String("子牙真帅");

答：两个String对象，一个oop char\[\]对象。见

2、这句代码创建了几个对象？为什么？

String s2 = "子牙" + "子牙";

答：一个String对象，一个oop char\[\]对象。编译器会将此值变成拼接后的形式。

3、这句代码创建了几个对象？为什么？

String s2 = "子牙" + new String("真帅");

答：4个String+3个char\[\] oop对象。"子牙"会创建一个String对象和一个char\[\]的oop对象，new String("真帅")会创建两个String对象和1个char\[\]的oop对象，拼接后的s2会在内存中生成一个String对象和一个拼接后的char\[\]的oop对象。

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