深入理解Java:String

在讲解String之前,我们先了解一下Java的内存结构。

一、Java内存模型

按照官方的说法:Java 虚拟机具有一个堆,堆是运行时数据区域,所有类实例和数组的内存均从此处分配。

    JVM主要管理两种类型内存:堆和非堆,堆内存(Heap Memory)是在 Java 虚拟机启动时创建,非堆内存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的内存。

简单来说,非堆包含方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如 JITCompiler,Just-in-time Compiler,即时编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码。

    Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立,它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的,堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。 

  栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享。但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量数据(int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄(引用)。 

    虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集合,包括直接常量(string,integer和 floating point常量)和对其他类型,字段和方法的符号引用。 

  对于String常量,它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的, 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。说到这里,对常量池中的字符串值的存储位置应该有一个比较明了的理解了。在程序执行的时候,常量池会储存在Method Area,而不是堆中。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

二、案例解析

public static void main(String[] args) { 
       
/**
        * 情景一:字符串池
        * JAVA虚拟机(JVM)中存在着一个字符串池,其中保存着很多String对象;
        * 并且可以被共享使用,因此它提高了效率。
        * 由于String类是final的,它的值一经创建就不可改变。
        * 字符串池由String类维护,我们可以调用intern()方法来访问字符串池。 
       
*/ 
        String s1
= "abc";   
       
//↑ 在字符串池创建了一个对象 
        String s2 = "abc";   
       
//↑ 字符串pool已经存在对象“abc”(共享),所以创建0个对象,累计创建一个对象 
        System.out.println("s1 == s2 :"+(s1==s2));   
       
//↑ true 指向同一个对象, 
        System.out.println("s1.equals(s2) :" + (s1.equals(s2)));   
       
//↑ true  值相等 
       
//↑------------------------------------------------------over 
        /**
        * 情景二:关于new String("")
        * 
       
*/ 
        String s3
= new String("abc"); 
       
//↑ 创建了两个对象,一个存放在字符串池中,一个存在与堆区中; 
       
//↑ 还有一个对象引用s3存放在栈中 
        String s4 = new String("abc"); 
       
//↑ 字符串池中已经存在“abc”对象,所以只在堆中创建了一个对象 
        System.out.println("s3 == s4 :"+(s3==s4)); 
       
//↑false  s3和s4栈区的地址不同,指向堆区的不同地址; 
        System.out.println("s3.equals(s4) :"+(s3.equals(s4))); 
       
//↑true  s3和s4的值相同 
        System.out.println("s1 == s3 :"+(s1==s3)); 
       
//↑false 存放的地区多不同,一个栈区,一个堆区 
        System.out.println("s1.equals(s3) :"+(s1.equals(s3))); 
       
//↑true  值相同 
       
//↑------------------------------------------------------over 
        /**
        * 情景三: 
        * 由于常量的值在编译的时候就被确定(优化)了。
        * 在这里,"ab"和"cd"都是常量,因此变量str3的值在编译时就可以确定。
        * 这行代码编译后的效果等同于: String str3 = "abcd";
       
*/ 
        String str1
= "ab" + "cd"//1个对象 
        String str11 = "abcd"
        System.
out.println("str1 = str11 :"+ (str1 == str11)); 
       
//↑------------------------------------------------------over 
        /**
        * 情景四: 
        * 局部变量str2,str3存储的是存储两个拘留字符串对象(intern字符串对象)的地址。
        * 
        * 第三行代码原理(str2+str3):
        * 运行期JVM首先会在堆中创建一个StringBuilder类,
        * 同时用str2指向的拘留字���串对象完成初始化,
        * 然后调用append方法完成对str3所指向的拘留字符串的合并,
        * 接着调用StringBuilder的toString()方法在堆中创建一个String对象,
        * 最后将刚生成的String对象的堆地址存放在局部变量str3中。
        * 
        * 而str5存储的是字符串池中"abcd"所对应的拘留字符串对象的地址。
        * str4与str5地址当然不一样了。
        * 
        * 内存中实际上有五个字符串对象:
        *      三个拘留字符串对象、一个String对象和一个StringBuilder对象。
       
*/ 
        String str2
= "ab"//1个对象 
        String str3 = "cd"//1个对象                                       
        String str4 = str2+str3;                                       
        String str5
= "abcd";   
        System.
out.println("str4 = str5 :" + (str4==str5)); // false 
       
//↑------------------------------------------------------over 
        /**
        * 情景五:
        *  JAVA编译器对string + 基本类型/常量 是当成常量表达式直接求值来优化的。
        *  运行期的两个string相加,会产生新的对象的,存储在堆(heap)中
       
*/ 
        String str6
= "b"
        String str7
= "a" + str6; 
        String str67
= "ab"
        System.
out.println("str7 = str67 :"+ (str7 == str67)); 
       
//↑str6为变量,在运行期才会被解析。 
        final String str8 = "b"
        String str9
= "a" + str8; 
        String str89
= "ab"
        System.
out.println("str9 = str89 :"+ (str9 == str89)); 
       
//↑str8为常量变量,编译期会被优化 
       
//↑------------------------------------------------------over 
    } 

总结:

1.String类初始化后是不可变的(immutable)

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