String，是Java中除了基本數(shù)據(jù)類型以外，最為重要的一個(gè)類型了。很多人會(huì)認(rèn)為他比較簡(jiǎn)單。但是和String有關(guān)的面試題有很多，下面我隨便找兩道面試題，看看你能不能都答對(duì)：

Q1：String s = new String("hollis");定義了幾個(gè)對(duì)象。

Q2：如何理解String的intern方法？

上面這兩個(gè)是面試題和String相關(guān)的比較常考的，很多人一般都知道答案。

A1：若常量池中已經(jīng)存在"hollis"，則直接引用，也就是此時(shí)只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，如果常量池中不存在"hollis"，則先創(chuàng)建后引用，也就是有兩個(gè)。

A2：當(dāng)一個(gè)String實(shí)例調(diào)用intern()方法時(shí)，JVM會(huì)查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，則返回其的引用，如果沒有，則在常量池中增加一個(gè)Unicode等于str的字符串并返回它的引用；

兩個(gè)答案看上去沒有任何問題，但是，仔細(xì)想想好像哪里不對(duì)呀。

按照上面的兩個(gè)面試題的回答，就是說new String會(huì)檢查常量池，如果有的話就直接引用，如果不存在就要在常量池創(chuàng)建一個(gè)，那么還要intern干啥？難道以下代碼是沒有意義的嗎？

String s = new String("Hollis").intern(); 

如果，每當(dāng)我們使用new創(chuàng)建字符串的時(shí)候，都會(huì)到字符串池檢查，然后返回。那么以下代碼也應(yīng)該輸出結(jié)果都是true?

String s1 = "Hollis"; 
    String s2 = new String("Hollis"); 
    String s3 = new String("Hollis").intern(); 
 
    System.out.println(s1 == s2); 
    System.out.println(s1 == s3); 

但是，以上代碼輸出結(jié)果為（base jdk1.8.0_73）：

false 
true 

不知道，聰明的讀者看完這段代碼之后，是不是有點(diǎn)被搞蒙了，到底是怎么回事兒？

別急，且聽我慢慢道來。

字面量和運(yùn)行時(shí)常量池

JVM為了提高性能和減少內(nèi)存開銷，在實(shí)例化字符串常量的時(shí)候進(jìn)行了一些優(yōu)化。為了減少在JVM中創(chuàng)建的字符串的數(shù)量，字符串類維護(hù)了一個(gè)字符串常量池。

在JVM運(yùn)行時(shí)區(qū)域的方法區(qū)中，有一塊區(qū)域是運(yùn)行時(shí)常量池，主要用來存儲(chǔ)編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用。

了解Class文件結(jié)構(gòu)或者做過Java代碼的反編譯的朋友可能都知道，在java代碼被javac編譯之后，文件結(jié)構(gòu)中是包含一部分Constant pool的。比如以下代碼：

public static void main(String[] args) { 
    String s = "Hollis"; 
} 

經(jīng)過編譯后，常量池內(nèi)容如下：

Constant pool: 
  #1 = Methodref          #4.#20         // java/lang/Object."<init>":()V 
  #2 = String             #21            // Hollis 
  #3 = Class              #22            // StringDemo 
  #4 = Class              #23            // java/lang/Object 
  ... 
  #16 = Utf8               s 
  .. 
  #21 = Utf8               Hollis 
  #22 = Utf8               StringDemo 
  #23 = Utf8               java/lang/Object 

上面的Class文件中的常量池中，比較重要的幾個(gè)內(nèi)容：

#16 = Utf8               s 
  #21 = Utf8               Hollis 
  #22 = Utf8               StringDemo 

上面幾個(gè)常量中，s就是前面提到的符號(hào)引用，而Hollis就是前面提到的字面量。而Class文件中的常量池部分的內(nèi)容，會(huì)在運(yùn)行期被運(yùn)行時(shí)常量池加載進(jìn)去。關(guān)于字面量，詳情參考Java SE Specifications

new String創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象

下面，我們可以來分析下String s = new String("Hollis");創(chuàng)建對(duì)象情況了。

這段代碼中，我們可以知道的是，在編譯期，符號(hào)引用s和字面量Hollis會(huì)被加入到Class文件的常量池中，然后在類加載階段，這兩個(gè)常量會(huì)進(jìn)入常量池。

但是，這個(gè)“進(jìn)入”過程，并不會(huì)直接把所有類中定義的常量全部都加載進(jìn)來，而是會(huì)做個(gè)比較，如果需要加到字符串常量池中的字符串已經(jīng)存在，那么就不需要再把字符串字面量加載進(jìn)來了。

所以，當(dāng)我們說<若常量池中已經(jīng)存在"hollis"，則直接引用，也就是此時(shí)只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象>說的就是這個(gè)字符串字面量在字符串池中被創(chuàng)建的過程。

說完了編譯期的事兒了，該到運(yùn)行期了，在運(yùn)行期，new String("Hollis");執(zhí)行到的時(shí)候，是要在Java堆中創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象的，而這個(gè)對(duì)象所對(duì)應(yīng)的字符串字面量是保存在字符串常量池中的。但是，String s = new String("Hollis");，對(duì)象的符號(hào)引用s是保存在Java虛擬機(jī)棧上的，他保存的是堆中剛剛創(chuàng)建出來的的字符串對(duì)象的引用。

所以，你也就知道以下代碼輸出結(jié)果為false的原因了。

String s1 = new String("Hollis"); 
String s2 = new String("Hollis"); 
System.out.println(s1 == s2); 

因?yàn)椋?=比較的是s1和s2在堆中創(chuàng)建的對(duì)象的地址，當(dāng)然不同了。但是如果使用equals，那么比較的就是字面量的內(nèi)容了，那就會(huì)得到true。

在不同版本的JDK中，Java堆和字符串常量池之間的關(guān)系也是不同的，這里為了方便表述，就畫成兩個(gè)獨(dú)立的物理區(qū)域了。具體情況請(qǐng)參考Java虛擬機(jī)規(guī)范。

上圖中s1和s2是兩個(gè)完全不同的對(duì)象，在堆中有自己的內(nèi)存空間，當(dāng)然不相等了。

所以，String s = new String("Hollis");創(chuàng)建幾個(gè)對(duì)象的答案你也就清楚了。

常量池中的“對(duì)象”是在編譯期就確定好了的，在類被加載的時(shí)候創(chuàng)建的，如果類加載時(shí)，該字符串常量在常量池中已經(jīng)有了，那這一步就省略了。堆中的對(duì)象是在運(yùn)行期才確定的，在代碼執(zhí)行到new的時(shí)候創(chuàng)建的。

運(yùn)行時(shí)常量池的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展

編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用是運(yùn)行時(shí)常量池中比較重要的一部分來源，但是并不是全部。那么還有一種情況，可以在運(yùn)行期像運(yùn)行時(shí)常量池中增加常量。那就是String的intern方法。

當(dāng)一個(gè)String實(shí)例調(diào)用intern()方法時(shí)，JVM會(huì)查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，則返回其的引用，如果沒有，則在常量池中增加一個(gè)Unicode等于str的字符串并返回它的引用；

intern()有兩個(gè)作用，***個(gè)是將字符串字面量放入常量池（如果池沒有的話），第二個(gè)是返回這個(gè)常量的引用。

我們?cè)賮砜聪麻_頭的那個(gè)讓人產(chǎn)生疑惑的例子：

String s1 = "Hollis"; 
    String s2 = new String("Hollis"); 
    String s3 = new String("Hollis").intern(); 
 
    System.out.println(s1 == s2); 
    System.out.println(s1 == s3); 

你可以簡(jiǎn)單的理解為String s1 = "Hollis";和String s3 = new String("Hollis").intern();做的事情是一樣的（但實(shí)際有些區(qū)別，這里暫不展開）。都是定義一個(gè)字符串對(duì)象，然后將其字符串字面量保存在常量池中，并把這個(gè)字面量的引用返回給定義好的對(duì)象引用。如下圖：

對(duì)于String s3 = new String("Hollis").intern();，在不調(diào)intern情況，s3指向的是JVM在堆中創(chuàng)建的那個(gè)對(duì)象的引用的（如圖中的s2）。但是當(dāng)執(zhí)行了intern方法時(shí)，s3將指向字符串常量池中的那個(gè)字符串常量。

由于s1和s3都是字符串常量池中的字面量的引用，所以s1==s3。但是，s2的引用是堆中的對(duì)象，所以s2!=s1。

intern的正確用法

不知道，你有沒有發(fā)現(xiàn)，在String s3 = new String("Hollis").intern();中，其實(shí)intern是多余的？

因?yàn)榫退悴挥胕ntern，Hollis作為一個(gè)字面量也會(huì)被加載到Class文件的常量池，進(jìn)而加入到運(yùn)行時(shí)常量池中，為啥還要多此一舉呢？到底什么場(chǎng)景下才會(huì)用到intern呢?

在解釋這個(gè)之前，我們先來看下以下代碼：

String s1 = "Hollis"; 
    String s2 = "Chuang"; 
    String s3 = s1 + s2; 
    String s4 = "Hollis" + "Chuang"; 

在經(jīng)過反編譯后，得到代碼如下：

String s1 = "Hollis"; 
   String s2 = "Chuang"; 
   String s3 = (new StringBuilder()).append(s1).append(s2).toString(); 
   String s4 = "HollisChuang"; 

可以發(fā)現(xiàn)，同樣是字符串拼接，s3和s4在經(jīng)過編譯器編譯后的實(shí)現(xiàn)方式并不一樣。s3被轉(zhuǎn)化成StringBuilder及append，而s4被直接拼接成新的字符串。

如果你感興趣，你還能發(fā)現(xiàn)，String s4 = s1 + s2; 經(jīng)過編譯之后，常量池中是有兩個(gè)字符串常量的分別是 Hollis、Chuang（其實(shí)Hollis和Chuang是String s1 = "Hollis";和String s2 = "Chuang";定義出來的），拼接結(jié)果HollisChuang并不在常量池中。

如果代碼只有String s4 = "Hollis" + "Chuang";，那么常量池中將只有HollisChuang而沒有Hollis和 Chuang。

究其原因，是因?yàn)槌Ａ砍匾４娴氖且汛_定的字面量值。也就是說，對(duì)于字符串的拼接，純字面量和字面量的拼接，會(huì)把拼接結(jié)果作為常量保存到字符串。

如果在字符串拼接中，有一個(gè)參數(shù)是非字面量，而是一個(gè)變量的話，整個(gè)拼接操作會(huì)被編譯成StringBuilder.append，這種情況編譯器是無法知道其確定值的。只有在運(yùn)行期才能確定。

那么，有了這個(gè)特性了，intern就有用武之地了。那就是很多時(shí)候，我們?cè)诔绦蛑杏玫降淖址侵挥性谶\(yùn)行期才能確定的，在編譯期是無法確定的，那么也就沒辦法在編譯期被加入到常量池中。

這時(shí)候，對(duì)于那種可能經(jīng)常使用的字符串，使用intern進(jìn)行定義，每次JVM運(yùn)行到這段代碼的時(shí)候，就會(huì)直接把常量池中該字面值的引用返回，這樣就可以減少大量字符串對(duì)象的創(chuàng)建了。

如一美團(tuán)點(diǎn)評(píng)團(tuán)隊(duì)的《深入解析String#intern》文中舉的一個(gè)例子：

static final int MAX = 1000 * 10000; 
static final String[] arr = new String[MAX]; 
 
public static void main(String[] args) throws Exception { 
    Integer[] DB_DATA = new Integer[10]; 
    Random random = new Random(10 * 10000); 
    for (int i = 0; i < DB_DATA.length; i++) { 
        DB_DATA[i] = random.nextInt(); 
    } 
    for (int i = 0; i < MAX; i++) { 
         arr[i] = new String(String.valueOf(DB_DATA[i % DB_DATA.length])).intern(); 
    } 
} 

在以上代碼中，我們明確的知道，會(huì)有很多重復(fù)的相同的字符串產(chǎn)生，但是這些字符串的值都是只有在運(yùn)行期才能確定的。所以，只能我們通過intern顯示的將其加入常量池，這樣可以減少很多字符串的重復(fù)創(chuàng)建。

總結(jié)

我們?cè)倩氐轿恼麻_頭那個(gè)疑惑：按照上面的兩個(gè)面試題的回答，就是說new String也會(huì)檢查常量池，如果有的話就直接引用，如果不存在就要在常量池創(chuàng)建一個(gè)，那么還要intern干啥？難道以下代碼是沒有意義的嗎？

String s = new String("Hollis").intern(); 

new String 所謂的“如果有的話就直接引用”，指的是Java堆中創(chuàng)建的String對(duì)象中包含的字符串字面量直接引用字符串池中的字面量對(duì)象。也就是說，還是要在堆里面創(chuàng)建對(duì)象的。

而intern中說的“如果有的話就直接返回其引用”，指的是會(huì)把字面量對(duì)象的引用直接返回給定義的對(duì)象。這個(gè)過程是不會(huì)在Java堆中再創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象的。

的確，以上代碼的寫法其實(shí)是使用intern是沒什么意義的。因?yàn)樽置媪縃ollis會(huì)作為編譯期常量被加載到運(yùn)行時(shí)常量池。

之所以能有以上的疑惑，其實(shí)是對(duì)字符串常量池、字面量等概念沒有真正理解導(dǎo)致的。有些問題其實(shí)就是這樣，單個(gè)問題，自己都知道答案，但是多個(gè)問題綜合到一起就蒙了。歸根結(jié)底是知識(shí)的理解還停留在點(diǎn)上，沒有串成面。

本文中的內(nèi)容歡迎大家討論，因?yàn)楣P者只是翻閱了部分JVM規(guī)范及Java語言規(guī)范，并未完全深入到虛擬機(jī)源碼級(jí)別。如有偏頗請(qǐng)不吝賜教。文中例子是為了方面講解特意舉的，如有不當(dāng)之處望諒解。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號(hào)Hollis(ID：hollischuang)】

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