String字符串常量池和intern方法

　　全文大约【2300】字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货!本文带有丰富的案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考......

　　一. 常量池简介

　　1.基本概念

　　常量池是堆中的一块存储区域，用于存储显式的String、float、Integer等数据。这是一个特殊的共享区域，开发时不需要在内存中经常改变的数据，都可以放在这里进行共享。JDK 7及其之前的常量池是在方法区中，从Java8之后，常量池存放到了堆中。

　　为了让大家更好地理解常量池的作用，壹哥给大家分析一下String字符串的内存分配。

　　2.实验案例

　　我们先来编写一行代码，如下所示：　

//String对象创建
String s = new String("xyz");

　　这个代码很简单，就一行代码!那么问题来了，这行代码中几个对象的内存分配是如何的?接下来壹哥就给大家把这段代码的内存分区绘制一下(本案例开发环境是基于JDK8)。

　　3. 内存分配(重点)

　　在 String s = new String("xyz"); 这行代码中，s是String类型的变量，不是对象!‘xyz’是字符串对象，new String("xyz")也是一个对象，那么它们几个的内存划分在JDK8的环境中，如下图所示：

1683284545263.image

根据上图，壹哥给大家分析一下上述代码的内存分配情况，如下所示：

　　1.当JVM在编译阶段加载读取到“xyz”的时候，首先会检查堆中的String常量池，也就是常量缓冲区。检查是否已经有了"xyz"常量对象，如果有，则不会再次创建"xyz"常量对象，并直接返回该字符串的引用地址;如果没有，则创建一个"xyz"常量对象，并为该对象分配一个内存地址002返回;

　　2.当JVM在运行阶段加载读取到new关键字的时候，JVM会在堆中为其创建一个对象，即new String()，并为其分配内存地址001，而堆中这个对象的内容是上面"xyz"常量对象的引用地址002，换句话说这个堆中存的就是常量池中"xyz"的引用地址002;

　　最后，s 是对当前堆中001号对象的一个地址引用，s本身不是一个对象，s只是一个String类型的变量而已!

　　二. intern()方法(重点)

　　了解了常量池的内容之后，接下来请大家再跟着壹哥来看看String的intern()方法，这个方法很重要，请大家记住哦。　

/**
     * 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&trade; 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();

　　从上面的源码注释中我们可以知道，intern()是由C语言实现的native底层方法，用于从String缓存池中获取一个与该字符串内容相同的字符串对象。当这个intern()方法被执行的时候，如果缓存池中已经有这个String内容，则直接从这个缓存池中获取该String内容对象;如果缓存池中没有这个String内容对象，则把这个String内容对象放到缓存池中，并返回这个字符串对象的引用。现在我们知道了intern()方法的功能，但是该方法的底层原理是什么样的呢?接下来壹哥给结合一段代码案例，给各位详细说一下：　　

//常量池与堆的关系
String str1="yiyige";
String str2=new String("yiyige");
System.out.println("str1==str2的结果==> " +(str1==str2));

String str3 = str2.intern();
System.out.println("str1==str3的结果==> " +(str1==str3));

　　执行结果如下图所示：

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　　intern()方法的底层原理如下(重点)：

　　Java专门为String类设计了一个缓存池intern pool，intern pool是在方法区中的一块特殊存储区域，当我们通过 String str="yiyige" 这样的方式来构造一个新的字符串时，String类会优先在缓存池中查找是否已经存在内容相同的String对象。如果有则直接返回该对象的地址引用，如果没有就会构造一个新的String对象，然后放进缓存池，再返回该字符串的地址引用。因此，即使我们构造一万个String str = "yiyige"，但实际上得到的都是同一个地址引用，这样就避免了很多不必要的空间开销。注意：intern池不适用new String("yiyige")的构造形式!

　　注意：

　　因为字符串常量池存放位置发生了变化，String类对intern()方法也进行了一些修改：

　　JDK 6 版本中执行intern()方法时，首先会判断字符串常量池中是否存在该字符串字面量，如果不存在则拷贝一份字符串字面量存放到常量池中，最后返回该字符串字面量的唯一引用。如果发现字符串常量池中已经存在，则直接返回该字符串字面量的唯一引用。

　　JDK 7 以后执行intern()方法时，如果发现字符串常量池中不存在该字符串字面量，则不会再拷贝一份字面量，而是拷贝字面量对应堆中的一个地址引用，然后返回这个引用。

　　现在我们知道了，原来当一个String对象被创建时，如果发现当前String对象已经存在于String Pool中了，就会返回一个已存在的String对象引用而不会新建一个对象。比如以下代码只会在常量池中创建一个String对象。　　

String str1 = "yiyige"; 
String str2 = "yiyige";

　　创建过程如下图所示：

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　　如果一个String是可变的，当改变了A引用指向的String时，可能就会导致其他的B引用得到错误的值，所以Sting就被设计为不可变的。String底层主要是使用intern缓存池将字符串缓存起来，同时允许把一个String字符串的地址赋值给多个String变量来引用，这样就可以保证多个变量安全地共享同一个对象。如果Java中的String对象可变的话，一个字符串引用的操作改变了对象的值，那么其他的变量就会受到影响。