Java常量池与字符串

一.JVM相关概念

1.class文件中的常量池

• 存放 字面量(Literal) + 符号引用量(Symbolic References)
• 字面量 = Java语言层面常量(如文本字符串,声明为final的常量值)
• 符号引用量 = 类和接口的全限定名 + 字段名称和描述符 + 方法名称和描述符

2.方法区中的运行时常量池

• class文件中常量池的内容将在类加载后进入方法区的运行常量池
• 运行常量池具备动态性，即运行期间也可将新常量放入常量池中

3.常量池的好处

• 节省内存空间：实现对象的共享
• 节省运行时间：避免频繁创建和销毁对象

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二.8种基本类型的包装类和常量池

• 包装类Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean实现了常量池技术
  这5种包装类在[-128,127]范围内在常量池存储值，超出此范围则仍然创建新对象

  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = 40;
  System.out.println(i1==i2);  //输出TRUE

  Integer i1 = 400;
  Integer i2 = 400;
  System.out.println(i1==i2);//输出false

• 浮点数包装类Float,Double没有实现常量池技术

• 常量池应用场景
  1）Integer i1=40；
  Java在编译的时候会直接将代码封装成Integer i1=Integer.valueOf(40);从而使用常量池中的对象
  2）Integer i1 = new Integer(40);

    Integer i1 = 40;
    Integer i2 = new Integer(40);
    System.out.println(i1==i2);    //输出false

• 示例
  判断以下语句的输出结果

Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Integer i3 = 0;
Integer i4 = new Integer(40);
Integer i5 = new Integer(40);
Integer i6 = new Integer(0);

System.out.println("i1 = i2    " + (i1 == i2));
System.out.println("i1 = i2 + i3  " + (i1 == i2 + i3 ));
System.out.println("i1 = i4  " + ( i1 == i4 ));  
System.out.println("i4 = i5  " + ( i4 == i5 ));
System.out.println("i4 = i5 + i6  " + ( i4 == i5 + i6 ));
System.out.println("40 = i5 + i6  " + ( 40 == i5 + i6 ));

//输出结果为

i1 = i2    true
i1 = i2 + i3    true
i1 = i4    false
i4 = i5    false
i4 = i5 + i6    true
40 = i5 + i6    true

注意：
语句 i4 = i5 + i6
+ 操作符不适用Integer对象，故首先i5和i6自动拆箱完成数值相加，表达式变为 i4 == 40
Integer对象无法与数值进行直接比较，所以i4自动拆箱转为int类型，表达式变为 40 == 40，返回真

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三.String和常量池

1.String对象的两种创建方式

• 不使用new，编译时创建，存于字符串常量池中：
• 使用new，运行时创建，存于堆中

      String str1 = "abcd";          //在栈中创建引用str，然后搜索字符串常量池
                                                //如果常量池有“abc"，则令str指向常量池的"abc";否则则将"abc"放入常量池
      String str2 = new String("abcd"); 
      System.out.println(str1==str2);//false

• 使用new时创建的是不同对象，不使用new则是多个引用指向常量池里的同一个值：

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

String str3=new String("abc");
String str4=new String("abc"):
System.out.println(Str3==str4);  //false

2.字符串连接 “+” 和字符串不可变性

• 只有使用引号包含文本的方式创建的String对象间使用“+”连接产生的新对象才被加入字符串常量池

  String str1 = "str";
  String str2 = "ing";

  String str3 = "str" + "ing";
  String str4 = str1 + str2;
  System.out.println(str3 == str4);//false  str4不是 引号包含文本 的方式创建的String对象

  String str5 = "string";
  System.out.println(str3 == str5);//true

• String实例一旦生成将不会改变，直接使用String拼接将产生大量临时变量

String str = "ki" + "ll" + "until" + "win";

上述语句将生成3个临时变量
1）临时变量kill
2）临时变量killuntil
3）临时变量killuntilwin

• StringBuilder和StringBuffer
  1）StringBuilder线程不安全，StringBuffer线程安全
  2）性能上：StringBuilder > StringBuffer > String

• 定义为final的字符串特例

public static final String A = "ab"; // 常量A
public static final String B = "cd"; // 常量B
public static void main(String[] args) {
     String s = A + B;  // 将两个常量用+连接对s进行初始化 
     String t = "abcd";   
     System.out.println(s == t);  //true
}

A和B都是常量，值是固定的，因此s的值也是固定的，它在类被编译时就已经确定了

public static final String A; // 常量A
public static final String B;    // 常量B
static {   
     A = "ab";   
     B = "cd";   
 }   
 public static void main(String[] args) {   
     String s = A + B;       // 将两个常量用+连接对s进行初始化   
     String t = "abcd";   
     System.out.println(s == t);   //false
 } 

A和B虽然被定义为常量，但是它们都没有马上被赋值。在运算出s的值之前，他们何时被赋值，以及被赋予什么样的值，都是个变数。因此A和B在被赋值之前，性质类似于一个变量。那么s就不能在编译期被确定，而只能在运行时被创建了。

3. String s1 = new String(“xyz”);创建了几个对象？

• 2个
• “xyz”在类加载时就已经创建并放在全局共享的字符串常量池中
• 代码运行时会将常量池中的这个对象复制到heap，并把heap中的这个对象的引用交给s1

4.java.lang.String.intern()体现运行时常量池的动态性

• 运行时常量池相对于Class文件常量池的一个重要特征是具备动态性

• 即Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也可能将新的常量放入池中

• String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有则返回该字符串的引用,如果没有则添加自己的字符串进入常量池

public static void main(String[] args) {    
      String s1 = new String("计算机");
      String s2 = s1.intern();
      String s3 = "计算机";
      System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
      System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
  }

s1 == s2? false
s3 == s2? true

5.String常量池的跨包适用

public class Test {
 public static void main(String[] args) {   
      String hello = "Hello", lo = "lo";
      System.out.println((hello == "Hello") + " ");
      System.out.println((Other.hello == hello) + " ");
      System.out.println((other.Other.hello == hello) + " ");
      System.out.println((hello == ("Hel"+"lo")) + " ");
      System.out.println((hello == ("Hel"+lo)) + " ");
      System.out.println(hello == ("Hel"+lo).intern());
 }   
}

class Other {
 static String hello = "Hello"; 
}

package other;
public class Other {
 public static String hello = "Hello"; 
}

结果为：

true true true true false true```
在同包同类下,引用自同一String对象.
在同包不同类下,引用自同一String对象.
在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.
在编译成.class时能够识别为同一字符串的,自动优化成常量,引用自同一String对象.
在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象.