Java中String字符串常量池和intern方法源码分析

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，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：

根据上图，给大家分析一下上述代码的内存分配情况，如下所示：

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；

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小编来看看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：

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：

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。

三. 结语

至此，就把字符串相关的一些常规原理性知识点，给大家讲解梳理完毕了。

到此这篇关于Java中String字符串常量池和intern方法源码分析的文章就介绍到这了,更多相关Java String常量池和intern方法内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！