java中的堆、栈、常量池以及String类型的两种声明

参考自http://blog.sina.com.cn/s/blog_798b04f90100ta67.html http://www.cnblogs.com/fguozhu/articles/2661055.html

堆、栈、常量池

---

首先介绍一下堆、栈、常量池中存放的数据类型吧。

• 堆：存放所有new出来的对象；
• 栈：存放基本数据变量和对象的引用，对象（new出来的对象）本身不存在在栈中，而是存放在堆中或者常量池中（字符串对象存放在常量池中)；
• 常量池：存放基本类型常量和字符串常量。
• 对于栈和常量池中的对象可以共享，对于堆中的对象不可以共享。栈中的数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，数据就会自动消失。堆中的对象由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定，具有很大的灵活性。
• 对于字符串来说，其对象的引用都是存储在栈中的，如果是编译期已经创建好（用双引号定义的）就存储在常量池中，如果是运行期（new出来的对象）则存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常量池中只有一份，而在堆中有多份，举个例子：

String str1="abc";
String str2="abc";
String str3="abc";
String str4=new String("abc");
String str5=new String("abc");

对于浅蓝色箭头，通过new操作产生一个字符串（"abc"）时，会先去常量池中查找是否有"abc"对象，如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象，然后堆中再创建一个常量池中此"abc"对象的拷贝对象，所以，对于String str=new String("abc")，如果常量池中原来没有"abc"则产生两个对象，否则产生一个对象。
而对于基础类型的变量和常量，变量和引用存储在栈中，常量存储在常量池中。例如：
int a1 = 1,a2 = 1,a3 = 1;
public static final int INT1 = 1;
public static final int INT1 = 1;
public static final int INT1 = 1;

另外，局部变量（形式参数）的数据存储在栈中，并且它随方法的消失而消失

java中特殊的String类型###

---

Java中String是一个特殊的包装类数据有两种创建形式：
String s = "abc";
String s = new String("abc");
1.第一种先在栈中创建一个对String类的对象引用变量s，然后去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中，如果没有则在栈中创建三个char型的值'a'、'b'、'c'，然后在堆中创建一个String对象object，它的值是刚才在栈中创建的三个char型值组成的数组{'a'、'b'、'c'}，接着这个String对象object被存放进字符串常量池，最后将s指向这个对象的地址，如果"abc"已经被保存在字符串常量池中，则在字符串常量池中找到值为"abc"的对象object，然后将s指向这个对象的地址。
第一种特点：JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

2.第二种可以分解成两步1、String object = "abc"；2、String s = new String(object)；第一步参考第一种创建方式，而第二步由于"abc"已经被创建并保存到字符串常量池中，因此jvm只会在堆中新创建一个String对象，它的值共享栈中已有的三个char型值。

第二种特点：一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象。

---

==和equals的区别###

因为java所有类都继承于Object基类，而Object中equals用来实现，所以equals和是一样的，都是比较对象地址，java api里的类大部分都重写了equals方法，包括基本数据类型的封装类、String类等。对于String类==用于比较两个String对象的地址，equals则用于比较两个String对象的内容(值)。

---

例1.字符串常量池的使用####

String s0 = "abc"；
String s1 = "abc"；
System.out.println(s0==s1)； //true 可以看出s0和s1是指向同一个对象的。

例2.String中==和equals的区别####

String s0 =new String ("abc")；
String s1 =new String ("abc")；
System.out.println(s0==s1)； //false 可以看出用new的方式是生成不同的对象
System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比较的是两个String对象的内容(值)

例3.编译期确定####

String s0="helloworld"；
String s1="helloworld"；
String s2="hello" + "word"；
System.out.println( s0s1 )； //true 可以看出s0跟s1是同一个对象
System.out.println( s0s2 )； //true 可以看出s0跟s2是同一个对象
分析：因为例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0s1为true；而"hello”和"world”也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中"helloworld”的一个引用。所以我们得出s0s1==s2；

例4.编译期无法确定####

String s0="helloworld"；
String s1=new String("helloworld")；
String s2="hello" + new String("world")；
System.out.println( s0s1 )； //false
System.out.println( s0s2 )； //false
System.out.println( s1==s2 )； //false
分析：用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

s0还是常量池中"helloworld”的引用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象"helloworld”的引用，s2因为有后半部分new String(”world”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象"helloworld”的引用；

例5.编译期优化####

String s0 = "a1"；
String s1 = "a" + 1；
System.out.println((s0 == s1))； //result = true
String s2 = "atrue"；
String s3= "a" + "true"；
System.out.println((s2 == s3))； //result = true
String s4 = "a3.4"；
String s5 = "a" + 3.4；
System.out.println((a == b))； //result = true
分析：在程序编译期，JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值，拿"a" + 1来说，经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来，故上面程序最终的结果都为true。

例6.编译期无法确定####

String s0 = "ab"；
String s1 = "b"；
String s2 = "a" + s1；
System.out.println((s0 == s2))； //result = false
分析：JVM对于字符串引用，由于在字符串的"+"连接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序编译期是无法确定的，即"a" + s1无法被编译器优化，只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给s2。所以上面程序的结果也就为false。

例7.编译期确定####

String s0 = "ab"；
final String s1 = "b"；
String s2 = "a" + s1；
System.out.println((s0 == s2))； //result = true
分析：和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修饰，对于final修饰的变量，它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量 池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + s1和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

例8.编译期无法确定####

String s0 = "ab"；
final String s1 = getS1()；
String s2 = "a" + s1；
System.out.println((s0 == s2))； //result = false
private static String getS1() { return "b"； }
分析：JVM对于字符串引用s1，它的值在编译期无法确定，只有在程序运行期调用方法后，将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为s2，故上面 程序的结果为false。

---

关于String的不可变设计###

String是不可改变类(记:基本类型的包装类都是不可改变的)的典型代表，也是Immutable设计模式的典型应用，String变量一旦初始化后就不能更改，禁止改变对象的状态，从而增加共享对象的坚固性、减少对象访问的错误，同时还避免了在多线程共享时进行同步的需要。

Immutable模式的实现主要有以下两个要点：
1．除了构造函数之外，不应该有其它任何函数（至少是任何public函数）修改任何成员变量。
2．任何使成员变量获得新值的函数都应该将新的值保存在新的对象中，而保持原来的对象不被修改。

String的不可变性导致字符串变量使用+号的代价：

例9:####

String s = "a" + "b" + "c"；
String s1 = "a"；
String s2 = "b"；
String s3 = "c"；
String s4 = s1 + s2 + s3；
分析：变量s的创建等价于 String s = “abc”; 由上面例子可知编译器进行了优化，这里只创建了一个对象。由上面的例子也可以知道s4不能在编译期进行优化，其对象创建相当于：

StringBuffer temp = new StringBuffer();

temp.append(s1).append(s2).append(s3);

String s = temp.toString();  

由上面的分析结果，可就不难推断出String 采用连接运算符（+）效率低下原因分析，形如这样的代码：

每做一次 + 就产生个StringBuffer对象，然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuffer对象，然后append 字符串，如此循环直至结束。如果我们直接采用StringBuffer对象进行append的话，我们可以节省N - 1次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用，一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行append操作。