【JavaSE】浅析String与StringTable

蔚落 2024-03-27 08:54 47阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. 前言
 *  2. String的两种创建方式
 *   *  2.1 通过new关键字创建一个字符串对象
     *  2.2 采用双引号的方式来创建字符串对象
     *  2.3 两种方式的区别
 *  3. StringTable的位置
 *  4. String的intern()方法
 *  5. 判断两个字符串是否相等
 *   *  5.1 equals
     *  5.2 ==

## 1. 前言 ##

`String`类是开发中经常使用的一个类。

对`String`稍加理解的话，都会听到这样的一个词——`字符串常量池（也叫StringTable）`

`StringTable`是用来存放字符串常量的，当我们使用相同字符串对象的时候，就不需要重新创建字符串对象，而是直接在常量池中获取，这一点和`Integer`的缓存有点类似。

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## 2. String的两种创建方式 ##

`String`类用得最多的两种创建方式

1.  通过new关键字创建一个字符串对象
2.  采用双引号的方式来创建字符串对象

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### 2.1 通过new关键字创建一个字符串对象 ###

String s = new String("zhangsan")

通过new关键词创建一个字符串对象，表面上是创建了一个对象，但是实际上**创建了两个对象**！！

创建的过程如下：

1.  Java虚拟机会先在字符串常量池中查找有没有`zhangsan`这个字符串对象
2.  **如果有，就不会在`StringTable`中创建`zhangsan`这个字符串对象，并直接在堆中创建`zhangsan`这个字符串对象。**
3.  **如果没有，就会在`StringTable`中创建`zhangsan`这个字符串对象，并直接在堆中创建`zhangsan`这个字符串对象。**

> ***到这里可能会感觉到奇怪，为什么要在`StringTable`中创建对象，又在堆中创建对象呢？***
> 
> 这是因为字符串的使用频率实在是太高了，所以 **Java 虚拟机为了提高性能和减少内存开销**，在创建字符串对象的时候进行了一些优化，**特意为字符串开辟了一个字符串常量池**。

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### 2.2 采用双引号的方式来创建字符串对象 ###

String s = "zhangsan";

采用双引号的方式来创建字符串对象，创建过程如下：

1.  首先，Java虚拟机会先在`StringTable`中查看是否存在`zhangsan`这个字符串
2.  如果有，直接将`StringTable`中的该字符串的地址返回并赋值
3.  如果没，**则在字符串常量池中创建该字符串对象**，然后将地址返回并赋值

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### 2.3 两种方式的区别 ###

*  对于通过new关键字创建一个字符串对象这种方式来说，不管`StringTable`中是否存在该字符串对象，**都需要在堆中创建字符串对象。**
 *  而对于采用双引号的方式来创建字符串对象这种方式来说，如果`StringTable`中存在该字符串对象，**则不需在堆中创建字符串对象**

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## 3. StringTable的位置 ##

在Java8之前，`StringTable`在永生代中

![image-20230122114303812][]

在Java8之后，移除了永生代，`StringTable`被移动到堆中

![image-20230122114348533][]

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## 4. String的intern()方法 ##

public native String intern();

`String`的`intern`方法是一个native方法，它的作用就是**如果常量池中存在当前字符串, 就会直接返回当前字符串. 如果常量池中没有此字符串, 会将此字符串放入常量池中后, 再返回。**

`intern`方法的实现，是JAVA 使用 jni 调用c++实现的`StringTable`的`intern`方法, `StringTable`的`intern`方法跟Java中的`HashMap`的实现是差不多的, 只是不能自动扩容。默认大小是1009。

\*\*在JDK7之前，\*\*调用`intern`方法，**不管对象在堆中是否已经创建，字符串常量池中仍然会创建一个内容完全相同的新对象。**

**但是，在JDK7之后**，**由于字符串常量池放在了堆中**，执行 `String.intern()` 方法的时候，**如果对象在堆中已经创建了，字符串常量池中就不需要再创建新的对象了，而是直接保存堆中对象的引用**，也就节省了一部分的内存空间。

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

**上面的代码执行流程如下（假设`zhangsan`在`StringTable`中不存在）：**

1.  首先，`StringTable`中会创建一个`zhangsan`字符串，然后堆中也会创建一个`zhangsan`字符串，s1引用是堆中的对象。
2.  接着，对s1执行`intern`方法，则会在`StringTable`中寻找是否存在`zhangsan`这个字符串对象，此时是存在的，于是s2引用是`StringTable`中的对象。
3.  因此s1和s2的引用地址不一样，最后输出的结果为`false`

![image-20230122121818828][]

String s1 = new String("zhang") + new String("san");
    String s2 = s1.intern();
    System.out.println(s1 == s2);

**上面的代码的执行流程如下（假设`zhang和san`在`StringTable`中不存在）**

1.  首先，会在`StringTable`中创建两个对象`zhang`和`san`，堆中也会创建两个对象`zhang`和`san`。还有一个`zhangsan`的对象（为什么会有这个呢？稍后就会知道了），这时候s1引用的是堆中的`zhangsan`这个字符串对象。
    
    1.  **使用+号的String字符串拼接，底层其实都是先创建一个`StringBuilder`对象，然后调用`append`方法把要+的字符串都`append`进去，最后`toString`创建一个新的String对象**
2.  接着，执行s1的`intern`的方法，这时候，会到`StringTable`中寻找是否存在`zhangsan`这个字符串对象，此时很明显是不存在的，但是堆中存在，因为我这里用的是JDK8，**所以字符串常量池中就不需要再创建新的对象了，而是直接保存堆中对象的引用（有点懵逼的可以看回上面JDK7前后`intern`的区别）**，也就是说直接保存堆中`zhangsan`对象引用。
3.  因此s1和s2的引用地址一样，最后输出结果为`true`

![image-20230122121908428][]

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## 5. 判断两个字符串是否相等 ##

这是面试的高频考点，判断两个字符串有两种方法

1.  `==`操作符用于比较两个对象的地址是否相等。
2.  `.equals()` 方法用于比较两个对象的内容是否相等。

因为`equals`是比较内容，所以比较简单，考得最多还是`==`

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### 5.1 equals ###

先看看`String`的`equals`源码

public boolean equals(Object anObject) {
        
        if (this == anObject) {
        
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
        
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
        
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
        
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

1.  首先，先判断地址是不是相同
2.  接着，判断是不是`String`类，如果不是就可以直接返回`false`
3.  如果是，则判断两个字符串长度是否相等，如果不相等也就证明两个字符串不相等了
4.  如果字符串也相等，那就比较字符串的每个字符是不是相等

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### 5.2 == ###

new String("zhangsan") == "zhangsan"

左侧是在堆中的对象，右侧是在`StringTable`中的对象，而`==`比较的是地址，所以这个比较的结果是`false`

new String("zhangsan") == new String("zhangsan")

左右侧均为new出来的对象，也就是说是两个不同对象，不同对象肯定是不同的内存地址，因此结果是`false`

"zhangsan" == "zhangsan"

1.  首先左侧的字符串在`StringTable`中不存在
2.  需要在`StringTable`中创建该字符串
3.  右侧字符串内容和左侧一样，`StringTable`中存放了左侧的字符串对象，字符串常量池中只会有一个相同内容的对象，因此为`true`

"zhangsan" == "zhang" + "san"

由于`zhang`和`san`都在字符串常量池，所以编译器在遇到`+`操作符的时候将其自动优化为`zhangsan`，所以返回 `true`

new String("zhangsan").intern() == "zhangsan"

1.  `new String("zhangsan")` 在执行的时候，会先在字符串常量池中创建对象，然后再在堆中创建对象
2.  执行 `intern()` 方法的时候发现字符串常量池中已经有了`zhangsan`这个对象，所以就直接返回字符串常量池中的对象引用了
3.  那再与字符串常量池中的`zhangsan`比较，会返回 true 了

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[image-20230122114303812]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/c0326538065845d69b983336a654f6ae.png
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