Java String详解

使用Java语言进行编程,我们每天都要用到String类,但是以前只是拿来就用,并不知道String类的实现原理和在内存中是如何存在的,所以,是时候来仔细看看我们熟悉的String背后的故事了。

1.Java内存模型-常量池

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方法区(Method area)

(1)保存被加载类型的信息,包括类型信息(Type Information)和方法列表(Method Tables)。
(2)所有线程共享,所以访问方法区信息的方法必须是线程安全的。
(3)在JVM启动的时候创建。
(4)存储了每个类的结构信息,例如运行时常量池(Runtime Constant Pool)、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容、还包括一些在类、实例、接口初始化时用到的特殊方法。

运行时常量池(Runtime constant pool)

位于方法区中,是每一个类或接口的常量池(Constant_Pool)的运行时表现形式,它包括了若干种常量:编译器可知的数值字面量到必须运行期解析后才能获得的方法或字段的引用。

简而言之,当一个方法或者变量被引用时,JVM通过运行时常量区来查找方法或者变量在内存里的实际地址。

在类和接口被加载到JVM后,对应的运行时常量池就被创建。

2.String连接案例解析

String常量
  • String常量的值是在常量池中的

JVM中的常量池在内存当中是以表(hashtable)的形式存在的, 对于String类型,有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值,注意:该表只存储文字字符串值,不存储符号引用。
常量池中保存着很多String对象,并且可以被共享使用,因此它提高了效率。

  • 在Java中,String对象是不可变的(Immutable)

在代码中,可以创建多个某一个String对象的别名,但是这些别名的引用是相同的。

String的连接
  • JAVA虚拟机处理String的连接符+(concatenation)时会有不同处理

如果都是字符常量,那么只会生成一个。
如果有变量,那么会调用StringBuilder,最后调用Sb的tostring。
连接符两边只要有一个不是字符串常量,那就是说明那个变量是个地址的引用,引用指向的值编译时无法知道的。
String a = "123" (生成一个字符串常量)
String a = "123" + b (调用StringBuilder)

  • String a="a"+"b"+"c"在内存中创建几个对象?

甲骨文jdk(1.7),javac会进行常量折叠,全字面量字符串相加是可以折叠为一个字面常量,而且是进入常量池的。
优化进行在编译器编译.java到bytecode时,通过编译器优化后,得到的效果是String a="abc" 。此时,如果字符串常量池中存在abc,则该语句并不会创建对象,只是讲字符串常量池中的引用返回而已。
字符串常量池存放的是对象引用,不是对象。在Java中,对象都创建在堆内存中。
如果字符串常量池中不存在abc,则会创建并放入字符串常量池,并返回引用,此时会有一个对象进行创建。

  • String.intern()

String对象的实例调用intern方法后,可以让JVM检查常量池,如果没有实例的value属性对应的字符串序列比如"123"(注意是检查字符串序列而不是检查实例本身),就将本实例放入常量池,如果有当前实例的value属性对应的字符串序列"123"在常量池中存在,则返回常量池中"123"对应的实例的引用而不是当前实例的引用,即使当前实例的value也是"123"。

3.优缺点

字符串常量池的好处就是减少相同内容字符串的创建,节省内存空间。
如果硬要说弊端的话,就是牺牲了CPU计算时间来换空间。CPU计算时间主要用于在字符串常量池中查找是否有内容相同对象的引用。不过其内部实现为HashTable,所以计算成本较低。

4.StringBuffer和StringBuilder

StringBuffer 始于 JDK 1.0
StringBuilder 始于 JDK 1.5
从 JDK 1.5 开始,带有字符串变量的连接操作(+),JVM 内部采用的是StringBuilder 来实现的,而之前这个操作是采用 StringBuffer 实现的。


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参考:
http://www.pellegrino.link/2015/08/22/string-concatenation-with-java-8.html
http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3976820.html
http://www.cnblogs.com/jmzz/archive/2011/08/24/2151450.html
http://gityuan.com/2016/01/09/java-memory/
http://droidyue.com/blog/2014/08/30/java-details-string-concatenation/
http://www.jianshu.com/p/380fa5c92dcc

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