思维导图学习法：Java字符串常量池及String类不变性

字符串常量池

String类是我们平常项目中使用频率非常高的一种对象类型，jvm为了提升性能和减少内存开销，避免字符的重复创建，其维护了一块特殊的内存空间，即字符串池，当需要使用字符串，先去字符串池中查看该字符串是否已经存在，如果存在，直接使用；不过不存在，则先初始化，并将该字符串放入字符串常量池中。

使用String直接赋值

String str = “abc”;可能创建一个或者不创建对象，如果”abc”在字符串池中不存在，会在java字符串池中创建一个String对象（”abc”），然后str指向这个内存地址，无论以后用这种方式创建多少个值为”abc”的字符串对象，始终只有一个内存地址被分配。==判断的是对象的内存地址，而equals判断的是对象内容。通过以下代码测试：

String str = "abc";
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str==str1);//true
System.out.println(str==str2);//true

即三者指向同一内存地址

使用new String 创建字符串

String str = new String(“abc”);至少会创建一个对象，也有可能创建两个。因为用到new关键字，肯定会在堆中创建一个String对象，如果字符池中已经存在”abc”,则不会在字符串池中创建一个String对象，如果不存在，则会在字符串常量池中也创建一个对象。

String str = new String("abc");
String str1 = new String("abc");
String str2 = new String("abc");
System.out.println(str==str1);//false
System.out.println(str==str2);//false

显然，三者地址不同

字符串拼接

项目中除了直接使用=赋值，也会用到字符串拼接，字符串拼接又分为变量拼接和已知字符串拼接

String str = "abc";//在常量池中创建abc
String str1 = "abcd";//在常量池中创建abcd
String str2 = str+"d";//拼接字符串，此时会在堆中新建一个abcd的对象，因为str2编译之前是未知的，只有运行时候才知道
String str3 = "abc"+"d";//拼接之后str3还是abcd，所以还是会指向字符串常量池的内存地址。字面值拼接在编译阶段就知道结果了
System.out.println(str1==str2);//false
System.out.println(str1==str3);//true

所以在项目中还是不要使用new String去创建字符串，最好使用String直接赋值。

字符串池的实现有一个前提条件：String对象是不可变的。因为这样可以保证多个引用可以同事指向字符串池中的同一个对象。如果字符串是可变的，那么一个引用操作改变了对象的值，对其他引用会有影响，这样显然是不合理的。

字符串池的优缺点：字符串池的优点就是避免了相同内容的字符串的创建，节省了内存，省去了创建相同字符串的时间，同时提升了性能；另一方面，字符串池的缺点就是牺牲了JVM在常量池中遍历对象所需要的时间，不过其时间成本相比而言比较低。

注意，String Pool是保存在java堆内存的(JDK1.7及其之后)，由String类私有维护。

下面看一下String的不可变性。举例：

String s = "ABCabc";
System.out.println("s = "+ s);
s = "123456";
System.out.println("s = "+ s);

打印结果：
s = ABCabc
s = 123456

这么看来s不是改变了吗？其实不然，在Java基本类型与引用类型中提到了除了8种基本类型都是引用类型。String类型自然是引用类型。即s一开始是 "ABCabc"的引用，后来变成了 "123456"的引用。而字符串池中这两个字符串从未被改变过。

String类不可变性的好处

只有当字符串是不可变的，字符串池才有可能实现。字符串池的实现可以在运行时节约很多heap（堆）空间，因为不同的字符串变量都指向池中的同一个字符串。但如果字符串是可变的，那么String interning将不能实现(译者注：String interning（拘留）是指对不同的字符串仅仅只保存一个，即不会保存多个相同的字符串。)，因为这样的话，如果变量改变了它的值，那么其它指向这个值的变量的值也会一起改变。
如果字符串是可变的，那么会引起很严重的安全问题。譬如，数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接，或者在socket编程中，主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的，所以它的值是不可改变的，否则黑客们可以钻到空子，改变字符串指向的对象的值，造成安全漏洞。
因为字符串是不可变的，所以是多线程安全的，同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。
类加载器要用到字符串，不可变性提供了安全性，以便正确的类被加载。譬如你想加载java.sql.Connection类，而这个值被改成了myhacked.Connection，那么会对你的数据库造成不可知的破坏。
因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候hashcode就被缓存了，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

intern方法使用：一个初始为空的字符串池，它由类String独自维护。当调用 intern方法时，如果池已经包含一个等于此String对象的字符串（用equals(oject)方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此String对象添加到池中，并返回此String对象的引用。对于任意两个字符串s和t，当且仅当s.equals(t)为true时，s.instan() == t.instan才为true。所有字面值字符串和字符串赋值常量表达式都使用 intern方法进行操作。

GC回收：字符串池中维护了共享的字符串对象，这些字符串不会被垃圾收集器回收。

参考博文：
String直接赋值与使用new String的区别
 Java的string类常量池及不可变性
 Java字符串池（String Pool深度解析)

才疏学浅之处，切莫在意。
——2019.7.2下午