一个高频面试题,考考大家对 Java String 常量池的理解

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一个高频面试题,考考大家对 Java String 常量池的理解

欧阳愠斐 2018-09-12 16:29:47 浏览451
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近日,有一个网友在小密圈提了一个问题,我本来觉得这个问题应该挺简单的,没想到这个问题在圈子里引起了广泛的讨论。

问题:前辈,请教个问题,下面两行代码,会在JAVA字符串常量池中产生几个字符串。 String str1 = "ab"; String str2 = str1 + "c";

对这个引起热烈讨论的问题,我本来想写一篇深度讲解的文章,结果在网上发现了一篇很优秀的关于此题原理的文章,先分享给大家。

String:字符串常量池

作为最基础的引用数据类型,Java 设计者为 String 提供了字符串常量池以提高其性能,那么字符串常量池的具体原理是什么,我们带着以下三个问题,去理解字符串常量池:

字符串常量池的设计意图是什么?

字符串常量池在哪里?

如何操作字符串常量池?

字符串常量池的设计思想

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,作为最基础的数据类型,大量频繁的创建字符串,极大程度地影响程序的性能

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

为字符串开辟一个字符串常量池,类似于缓存区

创建字符串常量时,首先坚持字符串常量池是否存在该字符串

存在该字符串,返回引用实例,不存在,实例化该字符串并放入池中

实现的基础

实现该优化的基础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

运行时实例创建的全局字符串常量池中有一个表,总是为池中每个唯一的字符串对象维护一个引用,这就意味着它们一直引用着字符串常量池中的对象,所以,在常量池中的这些字符串不会被垃圾收集器回收

代码:从字符串常量池中获取相应的字符串

 

字符串常量池在哪里

在分析字符串常量池的位置时,首先了解一下堆、栈、方法区:

存储的是对象,每个对象都包含一个与之对应的class

JVM只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身

对象的由垃圾回收器负责回收,因此大小和生命周期不需要确定

每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)

每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的

栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)

数据大小和生命周期是可以确定的,当没有引用指向数据时,这个数据就会自动消失

方法区

静态区,跟堆一样,被所有的线程共享

方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static变量

字符串常量池则存在于方法区

代码:堆栈方法区存储字符串

 

 

字符串对象的创建

面试题:String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象?

在常量池中查找是否有“abc”对象

有则返回对应的引用实例

没有则创建对应的实例对象

在堆中 new 一个 String("abc") 对象

将对象地址赋值给str4,创建一个引用

所以,常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象,否则创建一个对象,以及创建一个引用

根据字面量,往往会提出这样的变式题:

String str1 = new String("A"+"B") ; 会创建多少个对象? 

String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 会创建多少个对象?

str1:

字符串常量池:"A","B","AB" : 3个

堆:new String("AB") :1个

引用: str1 :1个

总共 : 5个

str2 :

字符串常量池:"ABC" : 1个

堆:new String("ABC") :1个

引用: str2 :1个

总共 : 3个

代码:基础类型的变量和常量,变量和引用存储在栈中,常量存储在常量池中

 

 

操作字符串常量池的方式

JVM实例化字符串常量池时

 

String.intern()

通过new操作符创建的字符串对象不指向字符串池中的任何对象,但是可以通过使用字符串的intern()方法来指向其中的某一个。java.lang.String.intern()返回一个保留池字符串,就是一个在全局字符串池中有了一个入口。如果以前没有在全局字符串池中,那么它就会被添加到里面

 

补充:字面量和常量池初探

字符串对象内部是用字符数组存储的,那么看下面的例子:

 

会分配一个11长度的char数组,并在常量池分配一个由这个char数组组成的字符串,然后由m去引用这个字符串

用n去引用常量池里边的字符串,所以和n引用的是同一个对象

生成一个新的字符串,但内部的字符数组引用着m内部的字符数组

同样会生成一个新的字符串,但内部的字符数组引用常量池里边的字符串内部的字符数组,意思是和u是同样的字符数组

使用图来表示的话,情况就大概是这样的(使用虚线只是表示两者其实没什么特别的关系):

测试demo:

 

结论:

m和n是同一个对象

m,u,v都是不同的对象

m,u,v,n但都使用了同样的字符数组,并且用equal判断的话也会返回true

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