超过1W字深度剖析JVM常量池(全网最详细最有深度)
面试题:String a = “ab”; String b = “a” + “b”; a == b 是否相等
面试考察点
考察目的: 考察对JVM基础知识的理解,涉及到常量池、JVM运行时数据区等。
考察范围: 工作2到5年。
背景知识
要回答这个问题,需要搞明白两个最基本的问题
String a=“ab”
,在JVM中发生了什么?String b=“a”+“b”
,底层是如何实现?
JVM的运行时数据
首先,我们一起来复习一下JVM的运行时数据区。
为了让大家有一个全局的视角,我从类加载,到JVM运行时数据区的整体结构画出来,如下图所示。
对于每一个区域的作用,在我之前的面试系列文章中有详细说明,这里就不做复述了。
在上图中,我们需要重点关注几个类容:
- 字符串常量池
- 封装类常量池
- 运行时常量池
- JIT编译器
这些内容都和本次面试题有非常大的关联关系,这里对于常量池部分的内容,先保留一个疑问,先跟随我来学习一下JVM中的常量池。
JVM中都有哪些常量池
大家经常会听到各种常量池,但是又不知道这些常量池到底存储在哪里,因此会有很多的疑问:JVM中到底有哪些常量池?
JVM中的常量池可以分成以下几类:
- Class文件常量池
- 全局字符串常量池
- 运行时常量池
Class文件常量池
每个Class
文件的字节码中都有一个常量池,里面主要存放编译器生成的各种字面量和符号引用。为了更直观的理解,我们编写下面这个程序。
public class StringExample {private int value = 1;public final static int fs=101;public static void main(String[] args) {String a="ab";String b="a"+"b";String c=a+b;}
}
上述程序编译后,通过javap -v StringExample.class
查看该类的字节码文件,截取部分内容如下。
Constant pool:#1 = Methodref #9.#32 // java/lang/Object."<init>":()V#2 = Fieldref #8.#33 // org/example/cl07/StringExample.value:I#3 = String #34 // ab#4 = Class #35 // java/lang/StringBuilder#5 = Methodref #4.#32 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V#6 = Methodref #4.#36 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StrvalueingBuilder;#7 = Methodref #4.#37 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;#8 = Class #38 // org/example/cl07/StringExample#9 = Class #39 // java/lang/Object#10 = Utf8 value#11 = Utf8 I#12 = Utf8 fs#13 = Utf8 ConstantValue#14 = Integer 101#15 = Utf8 <init>#16 = Utf8 ()V#17 = Utf8 Code#18 = Utf8 LineNumberTable#19 = Utf8 LocalVariableTable#20 = Utf8 this#21 = Utf8 Lorg/example/cl07/StringExample;#22 = Utf8 main#23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V#24 = Utf8 args#25 = Utf8 [Ljava/lang/String;#26 = Utf8 a#27 = Utf8 Ljava/lang/String;#28 = Utf8 b#29 = Utf8 c#30 = Utf8 SourceFile#31 = Utf8 StringExample.java#32 = NameAndType #15:#16 // "<init>":()V#33 = NameAndType #10:#11 // value:I#34 = Utf8 ab#35 = Utf8 java/lang/StringBuilder#36 = NameAndType #40:#41 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;#37 = NameAndType #42:#43 // toString:()Ljava/lang/String;#38 = Utf8 org/example/cl07/StringExample#39 = Utf8 java/lang/Object#40 = Utf8 append#41 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;#42 = Utf8 toString#43 = Utf8 ()Ljava/lang/String;
我们关注一下Constant pool
描述的部分,表示Class
文件的常量池。在该常量池中主要存放两类常量。
- 字面量。
- 符号引用。
字面量
-
字面量,给基本类型变量赋值的方式就叫做字面量或者字面值。 比如:
String a=“b”
,这里“b”就是字符串字面量,同样类推还有整数字面值、浮点类型字面量、字符字面量。在上述代码中,字面量常量的字节码为:
#3 = String #34 // ab #26 = Utf8 a #34 = Utf8 ab
-
用
final
修饰的成员变量、静态变量、实例变量、局部变量,比如:#11 = Utf8 I#12 = Utf8 fs#13 = Utf8 ConstantValue#14 = Integer 101
从上面的字节码来看,字面量和final
修饰的属性是保存在常量池中,这些存在于常量池的字面量,指得是数据的值,比如ab
,101
。
对于基本数据类型,比如private int value=1
,在常量池中只保留了他的字段描述符(I)
和字段名称(value)
,它的字面量不会存在与常量池。
#10 = Utf8 value#11 = Utf8 I
另外,对于
String c=a+b;
,c
这个属性的值也没有保存到常量池,因为在编译期间,a
和b
的值时不确定的。#29 = Utf8 c #35 = Utf8 java/lang/StringBuilder #36 = NameAndType #40:#41 // append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; #37 = NameAndType #42:#43 // toString:()Ljava/lang/String; #39 = Utf8 java/lang/Object #40 = Utf8 append #41 = Utf8 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
如果,我们把代码修改成下面这种形式
public static void main(String[] args) {final String a="ab";final String b="a"+"b";String c=a+b;
}
重新生成字节码之后,可以看到字节码发生了变化,c
这个属性的值abab
也保存到了常量池中。
#26 = Utf8 c
#27 = Utf8 SourceFile
#28 = Utf8 StringExample.java
#29 = NameAndType #12:#13 // "<init>":()V
#30 = NameAndType #7:#8 // value:I
#31 = Utf8 ab
#32 = Utf8 abab
符号引用
符号引用主要设涉及编译原理方面的概念,包括下面三类常量:
-
类和接口的全限定名(Full Qualified Name),也就是
Ljava/lang/String;
,主要用于在运行时解析得到类的直接引用。#23 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V#25 = Utf8 [Ljava/lang/String;#27 = Utf8 Ljava/lang/String;
-
字段的名称和描述符(Descriptor),字段也就是类或者接口中声明的变量,包括类级别变量(static)和实例级的变量。
#1 = Methodref #9.#32 // java/lang/Object."<init>":()V #2 = Fieldref #8.#33 // org/example/cl07/StringExample.value:I #3 = String #34 // ab #4 = Class #35 // java/lang/StringBuilder #5 = Methodref #4.#32 // java/lang/StringBuilder."<init>":()V #6 = Methodref #4.#36 // java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StrvalueingBuilder; #7 = Methodref #4.#37 // java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; #8 = Class #38 // org/example/cl07/StringExample#24 = Utf8 args #26 = Utf8 a #28 = Utf8 b #29 = Utf8 c
-
方法的名称和描述符,方法的描述类似于JNI动态注册时的“方法签名”,也就是参数类型+返回值类型,比如下面的这种字节码,表示
main
方法和String
返回类型。#19 = Utf8 main#20 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
小结:在Class文件中,存在着一些不会发生变化的东西,比如一个类的名字、类的字段名字/所属数据类型、方法名称/返回类型/参数名、常量、字面量等。这些在JVM解释执行程序的时候非常重要,所以编译器将源代码编译成
class
文件之后,会用一部分字节分类存储这些不变的代码,而这些字节我们就称为常量池。
运行时常量池
运行时常量池是每一个类或者接口的常量池(Constant Pool)的运行时的表现形式。
我们知道,一个类的加载过程,会经过:加载
、连接(验证、准备、解析)
、初始化
的过程,而在类加载这个阶段,需要做以下几件事情:
-
通过一个类的全类限定名获取此类的二进制字节流。
-
在堆内存生成一个
java.lang.Class
对象,代表加载这个类,做为这个类的入口。 -
将
class
字节流的静态存储结构转化成方法区(元空间)的运行时数据结构。
而其中第三点,将class字节流代表的静态储存结构转化为方法区的运行时数据结构
这个过程,就包含了class文件常量池进入运行时常量池的过程。
所以,运行时常量池的作用是存储class
文件常量池中的符号信息,在类的解析阶段会把这些符号引用转换成直接引用(实例对象的内存地址),翻译出来的直接引用也是存储在运行时常量池中。class
文件常量池的大部分数据会被加载到运行时常量池。
运行时常量池保存在方法区(JDK1.8元空间)中,它是全局共享的,不同的类共用一个运行时常量池。
另外,运行时常量池具有动态性的特征,它的内容并不是全部来源与编译后的class文件,在运行时也可以通过代码生成常量并放入运行时常量池。比如
String.intern()
方法。
字符串常量池
字符串常量池,简单来说就是专门针对String类型设计的常量池。
字符串常量池的常用创建方式有两种。
String a="Hello";
String b=new String("Mic");
-
a
这个变量,是在编译期间就已经确定的,会进入到字符串常量池。 -
b
这个变量,是通过new
关键字实例化,new
是创建一个对象实例并初始化该实例,因此这个字符串对象是在运行时才能确定的,创建的实例在堆空间上。
字符串常量池存储在堆内存空间中,创建形式如下图所示。
当使用String a=“Hello”
这种方式创建字符串对象时,JVM首先会先检查该字符串对象是否存在与字符串常量池中,如果存在,则直接返回常量池中该字符串的引用。否则,会在常量池中创建一个新的字符串,并返回常量池中该字符串的引用。(这种方式可以减少同一个字符串被重复创建,节约内存,这也是享元模式的体现)。
如下图所示,如果再通过
String c=“Hello”
创建一个字符串,发现常量池已经存在了Hello
这个字符串,则直接把该字符串的引用返回即可。(String里面的享元模式设计)
当使用String b=new String(“Mic”)
这种方式创建字符串对象时,由于String本身的不可变性(后续分析),因此在JVM编译过程中,会把Mic
放入到Class文件的常量池中,在类加载时,会在字符串常量池中创建Mic
这个字符串。接着使用new
关键字,在堆内存中创建一个String
对象并指向常量池中Mic
字符串的引用。
如下图所示,如果再通过
new String(“Mic”)
创建一个字符串对象,此时由于字符串常量池已经存在Mic
,所以只需要在堆内存中创建一个String
对象即可。
简单总结一下:JVM之所以单独设计字符串常量池,是JVM为了提高性能以及减少内存开销的一些优化:
- String对象作为
Java
语言中重要的数据类型,是内存中占据空间最大的一个对象。高效地使用字符串,可以提升系统的整体性能。 - 创建字符串常量时,首先检查字符串常量池是否存在该字符串,如果有,则直接返回该引用实例,不存在,则实例化该字符串放入常量池中。
字符串常量池是JVM所维护的一个字符串实例的引用表,在HotSpot VM中,它是一个叫做StringTable的全局表。在字符串常量池中维护的是字符串实例的引用,底层C++实现就是一个Hashtable。这些被维护的引用所指的字符串实例,被称作”被驻留的字符串”或”interned string”或通常所说的”进入了字符串常量池的字符串”!
封装类常量池
除了字符串常量池,Java的基本类型的封装类大部分也都实现了常量池。包括Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean
注意,浮点数据类型
Float,Double
是没有常量池的。
封装类的常量池是在各自内部类中实现的,比如IntegerCache
(Integer
的内部类)。要注意的是,这些常量池是有范围的:
- Byte,Short,Integer,Long : [-128~127]
- Character : [0~127]
- Boolean : [True, False]
测试代码如下:
public static void main(String[] args) {Character a=129;Character b=129;Character c=120;Character d=120;System.out.println(a==b);System.out.println(c==d);System.out.println("...integer...");Integer i=100;Integer n=100;Integer t=290;Integer e=290;System.out.println(i==n);System.out.println(t==e);
}
运行结果:
false
true
...integer...
true
false
封装类的常量池,其实就是在各个封装类里面自己实现的缓存实例(并不是JVM虚拟机层面的实现),如在Integer中,存在IntegerCache
,提前缓存了-128~127之间的数据实例。意味着这个区间内的数据,都采用同样的数据对象。这也是为什么上面的程序中,通过==
判断得到的结果为true
。
这种设计其实就是享元模式的应用。
private static class IntegerCache {static final int low = -128;static final int high;static final Integer cache[];static {// high value may be configured by propertyint h = 127;String integerCacheHighPropValue =sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");if (integerCacheHighPropValue != null) {try {int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);i = Math.max(i, 127);// Maximum array size is Integer.MAX_VALUEh = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);} catch( NumberFormatException nfe) {// If the property cannot be parsed into an int, ignore it.}}high = h;cache = new Integer[(high - low) + 1];int j = low;for(int k = 0; k < cache.length; k++)cache[k] = new Integer(j++);// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)assert IntegerCache.high >= 127;}private IntegerCache() {}
}
封装类常量池的设计初衷其实String相同,也是针对频繁使用的数据区间进行缓存,避免频繁创建对象的内存开销。
关于字符串常量池的问题探索
在上述常量池中,关于String字符串常量池的设计,还有很多问题需要探索:
-
如果常量池中已经存在某个字符串常量,后续定义相同字符串的字面量时,是如何指向同一个字符串常量的引用?也就是下面这段代码的断言结果是
true
。String a="Mic"; String b="Mic"; assert(a==b); //true
-
字符串常量池的容量到底有多大?
-
为什么要设计针对字符串单独设计一个常量池?
为什么要设计针对字符串单独设计一个常量池?
首先,我们来看一下String的定义。
public final class Stringimplements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {/** The value is used for character storage. */private final char value[];/** Cache the hash code for the string */private int hash; // Default to 0
}
从上述源码中可以发现。
- String这个类是被
final
修饰的,代表该类无法被继承。 - String这个类的成员属性
value[]
也是被final
修饰,代表该成员属性不可被修改。
因此String
具有不可变的特性,也就是说String
一旦被创建,就无法更改。这么设计的好处有几个。
- 方便实现字符串常量池: 在Java中,由于会大量的使用String常量,如果每一次声明一个String都创建一个String对象,那将会造成极大的空间资源的浪费。Java提出了String pool的概念,在堆中开辟一块存储空间String pool,当初始化一个String变量时,如果该字符串已经存在了,就不会去创建一个新的字符串变量,而是会返回已经存在了的字符串的引用。如果字符串是可变的,某一个字符串变量改变了其值,那么其指向的变量的值也会改变,String pool将不能够实现!
- 线程安全性,在并发场景下,多个线程同时读一个资源,是安全的,不会引发竞争,但对资源进行写操作时是不安全的,不可变对象不能被写,所以保证了多线程的安全。
- 保证 hash 属性值不会频繁变更。确保了唯一性,使得类似
HashMap
容器才能实现相应的key-value
缓存功能,于是在创建对象时其hashcode就可以放心的缓存了,不需要重新计算。这也就是Map喜欢将String作为Key的原因,处理速度要快过其它的键对象。所以HashMap中的键往往都使用String。
注意,由于
String
的不可变性可以方便实现字符串常量池这一点很重要,这时实现字符串常量池的前提。
字符串常量池,其实就是享元模式的设计,它和在JDK中提供的IntegerCache、以及Character等封装对象的缓存设计类似,只是String是JVM层面的实现。
字符串的分配,和其他的对象分配一样,耗费高昂的时间与空间代价。JVM为了提高性能和减少内存开销,在实例化字符串常量的时候进行了一些优化。为 了减少在JVM中创建的字符串的数量,字符串类维护了一个字符串池,每当代码创建字符串常量时,JVM会首先检查字符串常量池。如果字符串已经存在池中, 就返回池中的实例引用。如果字符串不在池中,就会实例化一个字符串并放到池中。Java能够进行这样的优化是因为字符串是不可变的,可以不用担心数据冲突 进行共享。
我们把字符串常量池当成是一个缓存,通过
双引号
定义一个字符串常量时,首先从字符串常量池中去查找,找到了就直接返回该字符串常量池的引用,否则就创建一个新的字符串常量放在常量池中。
常量池有多大呢?
我想大家一定和我一样好奇,常量池到底能存储多少个常量?
前面我们说过,常量池本质上是一个hash表,这个hash表示不可动态扩容的。也就意味着极有可能出现单个 bucket 中的链表很长,导致性能降低。
在JDK1.8中,这个hash表的固定Bucket数量是60013个,我们可以通过下面这个参数配置指定数量
-XX:StringTableSize=N
可以增加下面这个虚拟机参数,来打印常量池的数据。
-XX:+PrintStringTableStatistics
增加参数后,运行下面这段代码。
public class StringExample {private int value = 1;public final static int fs=101;public static void main(String[] args) {final String a="ab";final String b="a"+"b";String c=a+b;}
}
在JVM退出时,会打印常量池的使用情况如下:
SymbolTable statistics:
Number of buckets : 20011 = 160088 bytes, avg 8.000
Number of entries : 12192 = 292608 bytes, avg 24.000
Number of literals : 12192 = 470416 bytes, avg 38.584
Total footprint : = 923112 bytes
Average bucket size : 0.609
Variance of bucket size : 0.613
Std. dev. of bucket size: 0.783
Maximum bucket size : 6
StringTable statistics:
Number of buckets : 60013 = 480104 bytes, avg 8.000
Number of entries : 889 = 21336 bytes, avg 24.000
Number of literals : 889 = 59984 bytes, avg 67.474
Total footprint : = 561424 bytes
Average bucket size : 0.015
Variance of bucket size : 0.015
Std. dev. of bucket size: 0.122
Maximum bucket size : 2
可以看到字符串常量池的总大小是60013
,其中字面量是889
。
字面量是什么时候进入到字符串常量池的
字符串字面量,和其他基本类型的字面量或常量不同,并不会在类加载中的解析(resolve) 阶段填充并驻留在字符串常量池中,而是以特殊的形式存储在 运行时常量池(Run-Time Constant Pool) 中。而是只有当此字符串字面量被调用时(如对其执行ldc字节码指令,将其添加到栈顶),HotSpot VM才会对其进行resolve,为其在字符串常量池中创建对应的String实例。
具体来说,应该是在执行ldc指令时(该指令表示int、float或String型常量从常量池推送至栈顶)
在JDK1.8的HotSpot VM中,这种未真正解析(resolve)的String字面量,被称为pseudo-string,以JVM_CONSTANT_String的形式存放在运行时常量池中,此时并未为其创建String实例。
在编译期,字符串字面量以"CONSTANT_String_info"+"CONSTANT_Utf8_info"的形式存放在class文件的 常量池(Constant Pool) 中;
在类加载之后,字符串字面量以"JVM_CONSTANT_UnresolvedString(JDK1.7)"或者"JVM_CONSTANT_String(JDK1.8)"的形式存放在 运行时常量池(Run-time Constant Pool) 中;
在首次使用某个字符串字面量时,字符串字面量以真正的String对象的方式存放在 字符串常量池(String Pool) 中。
通过下面这段代码可以证明。
public static void main(String[] args) {String a =new String(new char[]{'a','b','c'});String b = a.intern();System.out.println(a == b);String x =new String("def");String y = x.intern();System.out.println(x == y);
}
使用new char[]{‘a’,’b’,’c’}
构建的字符串,并没有在编译的时候使用常量池,而是在调用a.intern()
时,将abc
保存到常量池并返回该常量池的引用。
intern()方法
在Integer中的valueOf
方法中,我们可以看到,如果传递的值i
是在IntegerCache.low
和IntegerCache.high
范围以内,则直接从IntegerCache.cache
中返回缓存的实例对象。
public static Integer valueOf(int i) {if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);
}
那么,在String类型中,既然存在字符串常量池,那么有没有方法能够实现类似于IntegerCache的功能呢?
答案是:intern()
方法。由于字符串池是虚拟机层面的技术,所以在String
的类定义中并没有类似IntegerCache
这样的对象池,String
类中提及缓存/池的概念只有intern() 这个方法。
/*** Returns a canonical representation for the string object.* <p>* A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the* class {@code String}.* <p>* When the intern method is invoked, if the pool already contains a* string equal to this {@code String} object as determined by* the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is* returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the* pool and a reference to this {@code String} object is returned.* <p>* It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},* {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}* if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.* <p>* All literal strings and string-valued constant expressions are* interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the* <cite>The Java™ Language Specification</cite>.** @return a string that has the same contents as this string, but is* guaranteed to be from a pool of unique strings.*/
public native String intern();
这个方法的作用是:去拿String的内容去Stringtable里查表,如果存在,则返回引用,不存在,就把该对象的"引用"保存在Stringtable表里。
比如下面这段程序:
public static void main(String[] args) {String str = new String("Hello World");String str1=str.intern();String str2 = "Hello World";System.out.print(str1 == str2);
}
运行的结果为:true。
实现逻辑如下图所示,str1
通过调用str.intern()
去常量池表中获取Hello World
字符串的引用,接着str2
通过字面量的形式声明一个字符串常量,由于此时Hello World
已经存在于字符串常量池中,所以同样返回该字符串常量Hello World
的引用,使得str1
和str2
具有相同的引用地址,从而运行结果为true
。
总结:intern方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在:
- 若不存在就会将当前字符串放入常量池中,并返回当地字符串地址引用。
- 如果存在就返回字符串常量池那个字符串地址。
注意,所有字符串字面量在初始化时,会默认调用
intern()
方法。这段程序,之所以
a==b
,是因为声明a
时,会通过intern()
方法去字符串常量池中查找是否存在字符串Hello
,由于不存在,则会创建一个。同理,变量b
也同样如此,所以b
在声明时,发现字符常量池中已经存在Hello
的字符串常量,所以直接返回该字符串常量的引用。public static void main(String[] args) {String a="Hello";String b="Hello"; }
OK,学习到这里,是不是感觉自己懂了?我出一道题目来考考大家,下面这段程序的运行结果是什么?
public static void main(String[] args) {String a =new String(new char[]{'a','b','c'});String b = a.intern();System.out.println(a == b);String x =new String("def");String y = x.intern();System.out.println(x == y);
}
正确答案是:
true
false
第二个输出为false
还可以理解,因为new String(“def”)
会做两件事:
- 在字符串常量池中创建一个字符串
def
。 new
关键字创建一个实例对象string
,并指向字符串常量池def
的引用。
而x.intern()
,是从字符串常量池获取def
的引用,他们的指向地址不同,我后面的内容还会详细解释。
第一个输出结果为true
是为啥捏?
JDK文档中关于
intern()
方法的说明:当调用intern
方法时,如果常量池(内置在 JVM 中的)中已经包含相同的字符串,则返回池中的字符串。否则,将此String
对象添加到池中,并返回对该String
对象的引用。
在构建String a
的时候,使用new char[]{‘a’,’b’,’c’}
初始化字符串时(不会自动调用intern()
,字符串采用懒加载方式进入到常量池),并没有在字符串常量池中构建abc
这个字符串实例。所以当调用a.intern()
方法时,会把该String
对象添加到字符常量池中,并返回对该String
对象的引用,所以a
和b
指向的引用地址是同一个。
问题回答
面试题:String a = “ab”; String b = “a” + “b”; a == b 是否相等
回答: a==b
是相等的,原因如下:
- 变量
a
和b
都是常量字符串,其中b
这个变量,在编译时,由于不存在可变化的因素,所以编译器会直接把变量b
赋值为ab
(这个是属于编译器优化范畴,也就是编译之后,b
会保存到Class常量池中的字面量)。 - 对于字符串常量,初始化
a
时, 会在字符串常量池中创建一个字符串ab
并返回该字符串常量池的引用。 - 对于变量
b
,赋值ab
时,首先从字符串常量池中查找是否存在相同的字符串,如果存在,则返回该字符串引用。 - 因此,a和b所指向的引用是同一个,所以
a==b
成立。
问题总结
关于常量池部分的内容,要比较深入和全面的理解,还是需要花一些时间的。
比如大家通过阅读上面的内容,认为对字符串常量池有一个非常深入的理解,可以,我们再来看一个问题:
public static void main(String[] args) {String str = new String("Hello World");String str1=str.intern();System.out.print(str == str1);
}
上面这段代码,很显然返回false
,原因如下图所示。很明显str
和str1
所指向的引用地址不是同一个。
但是我们把上述代码改造一下:
public static void main(String[] args) {String str = new String("Hello World")+new String("!");String str1=str.intern();System.out.print(str == str1);
}
上述程序输出的结果变成了:true
。 为什么呢?
这里也是JVM编译器层面做的优化,因为String是不可变类型,所以理论上来说,上述程序的执行逻辑是:通过+
进行字符串拼接时,相当于把原有的String
变量指向的字符串常量HelloWorld
取出来,加上另外一个String
变量指向的字符串常量!
,再生成一个新的对象。
假设我们是通过for
循环来对String变量进行拼接,那将会生成大量的对象,如果这些对象没有被及时回收,会造成非常大的内存浪费。
所以JVM优化之后,其实是通过StringBuilder来进行拼接,也就是只会产生一个对象实例StringBuilder
,然后再通过append
方法来拼接。
为了证明我说的情况,来看一下上述代码的字节码。
public static void main(java.lang.String[]);descriptor: ([Ljava/lang/String;)Vflags: ACC_PUBLIC, ACC_STATICCode:stack=4, locals=3, args_size=10: new #3 // class java/lang/StringBuilder3: dup4: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V7: new #5 // class java/lang/String10: dup11: ldc #6 // String Hello World13: invokespecial #7 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V16: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;19: new #5 // class java/lang/String22: dup23: ldc #9 // String !25: invokespecial #7 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V28: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;31: invokevirtual #10 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;34: astore_135: aload_136: invokevirtual #11 // Method java/lang/String.intern:()Ljava/lang/String;39: astore_240: getstatic #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;43: aload_144: aload_245: if_acmpne 5248: iconst_149: goto 5352: iconst_053: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.print:(Z)V56: return
从字节码中可以看到,构建了一个StringBuilder,
0: new #3 // class java/lang/StringBuilder
然后把字符串常量通过append
方法进行拼接,最后调用toString()
方法得到一个字符串常量。
16: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
28: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
31: invokevirtual #10 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
因此,上述代码,等价于下面这种形式。
public static void main(String[] args) {StringBuilder sb=new StringBuilder().append(new String("Hello World")).append(new String("!"));String str=sb.toString();String str1=str.intern();System.out.print(str == str1);
}
所以,得到的结果是true
。
基于这个问题的变体还有很多,比如再来变一次,下面这段程序的运行结果是多少?
public static void main(String[] args) {String s1 = "a";String s2 = "b";String s3 = "ab";String s4 = s1 + s2;System.out.println(s3 == s4);
}
答案是false
。
因为上述程序等价于, s3
和s4
指向不同的地址引用,自然不相等。
public static void main(String[] args) {String s1 = "a";String s2 = "b";String s3 = "ab";StringBuilder sb=new StringBuilder().append(s1).append(s2);String s4 = sb.toString();System.out.println(s3 == s4);
}
总结: 只有足够清晰的理解了字符串常量池相关的所有知识点,不管面试过程中如何变化,你都能准确回答,这就是知识的力量!
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2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57