String 内在分配解析

1.String类概念

(1)String是final的，不可被继承。public final class String。String是的本质是字符数组char[], 并且其值不可改变。private final char value[];

(2)Java运行时会维护一个String Pool(String池)。String池用来存放运行时中产生的各种字符串，并且池中的字符串的内容不重复。而一般对象不存在这个缓冲池，仅仅存在于方法的堆栈区。

(3)创建字符串的方式很多，归纳起来有三类：(1)使用new关键字创建字符串-->String s1 = new String("abc");(2)直接指定-->String s2 = "abc";(3)用串联生成新的字符串-->String s3 = "ab" + "c";

2.String对象创建的机制

原理1：当使用任何方式来创建一个字符串对象s时，Java运行时(运行中JVM)会拿着这个s在String池中找是否存在内容相同的字符串对象，如果不存在，则在池中创建一个字符串s，否则，不在池中添加。例如：String str="abc";这行代码被执行的时候，JAVA虚拟机首先在字符串池中查找是否已经存在了值为"abc"的这么一个对象，它的判断依据是String 类equals(Object obj)方法的返回值。如果有，则不再创建新的对象，直接返回已存在对象的引用；如果没有，则先创建这个对象，然后把它加入到字符串池中，再将它的引用返回。

原理2：Java中，只要使用new关键字来创建对象，则一定会（在堆区或栈区）创建一个新的对象。而不在常量池中创建String对象，只有使用了str.intern()，才会在常量池中创建一个String对象。

原理3：使用直接指定或者使用纯字符串串联来创建String对象，则仅仅会检查维护String池中的字符串，池中没有就在池中创建一个，有则罢了！但绝不会在堆栈区再去创建该String对象。

原理4：使用包含变量的表达式来创建String对象，则不仅会检查维护String池，而且还会在堆栈区创建一个String对象。

最后，有几点问题请大家注意：String a; 与String a=null在作为类变量时候是等价的，在局部变量则不同。null表示一个空引用，String a=null意思是在栈中声明了a,但是这个a没有指向任何地址。此时我们注意到String a在栈中声明了a，但是也没有指向任何地址，但是java的语法检查如果在局部变量中，String a是不能直接使用的，String a=null中的这个a可以直接使用。

3.经典面试题

(1)String s = new String("abc");创建了几个String Object? 答：[两个，pool中1个，heap中1个]

(2)String s0 = new String("abc");String s1 = new String("abc");创建了几个String Object?答：[三个，pool中1个，heap中2个]

(3)解释

涉及概念：字符串池[pool of literal strings]的字符串对象和堆[heap]中的字符串对象。

字符串对象的创建：由于字符串对象的大量使用[它是一个对象，一般而言普通对象总是在heap分配内存]，Java中为了节省内存空间和运行时间，在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个字符串池[pool of literal strings]中，而运行时字符串池成为常量池的一部分。字符串池的好处，就是该池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。另一种解释：在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，因此我们不用担心String对象共享而带来程序的混乱。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。

现在看String s = new String("abc")语句，在执行new String()时，先检查pool中有没有"abc"对象，如果没有，则先在pool中创建一个"abc"对象，再将其复制一份放到heap中，并且把heap中的这个对象的引用交给s持有，这条语句就创建了2个String对象；如果有则将pool中的对象复制一份放到heap中，并且把heap中的这个对象的引用交给s持有，这条语句就创建了1个String对象(也可以理解为：如果有则新创建的"abc"对象将原有pool中的"abc"对象覆盖，这样可以勉强说创建了2个String对象)。

补充：常量池(constant pool)指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量，也包括字符串常量。jdk编译时会将字符串池并入常量池。

4.举例

public static void main(String[] args) {
    String str_0 = "forrest";
    String str_1 = "forrest";
    if (str_0 == str_1) System.out.println("pool中值创建了一个String对象：/"forrest/", str_0和str_1分别对其进行了引用");
    else System.out.println("Trouble");

    String str_2 = "vivian";
    String str_3 = new String("vivian");
    String str_4 = new String("vivian");
    if (str_2 != str_3) System.out.println("str_2是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
    if (str_2 != str_4) System.out.println("str_2是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
    if (str_3 != str_4) System.out.println("str_3和str_4都是对heap中String对象引用, 但二者引用对象的内存地址不同, 所以二者不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");

    String str_5 = str_3.intern(); //把str_3在heap中的String对象复制到loop中(虽然在String str_3 = new String("vivian")时已经在loop中创建了一份, 但intern()方法会要求重新复制)，并将loop中这个对象引用到str_5
    if (str_5 != str_3) System.out.println("str_5是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
    if (str_5 == str_2) System.out.println("str_5和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");

    str_4.intern();
    if (str_4 != str_2) System.out.println("str_4虽然执行了str_4.intern(), 但它的返回值没有赋给str_4, 所以str_4和str_2不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
    if (str_4.intern() == str_2) System.out.println("str_4.intern()和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
    if (str_4.intern() != str_4) System.out.println("str_4.intern()是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象");
    else System.out.println("Trouble");
}

/*
 * 输出为：
 * pool中值创建了一个String对象："forrest", str_0和str_1分别对其进行了引用
 * str_2是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
 * str_2是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
 * str_3和str_4都是对heap中String对象引用, 但二者引用对象的内存地址不同, 所以二者不是引用的同一个对象
 * str_5是对pool中String对象引用, str_3是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
 * str_5和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象
 * str_4虽然执行了str_4.intern(), 但它的返回值没有赋给str_4, 所以str_4和str_2不是引用的同一个对象
 * str_4.intern()和str_2都是对loop中某一String对象引用, 所以二者引用的是同一个对象
 * str_4.intern()是对pool中String对象引用, str_4是对heap中String对象引用, 所以二者不是引用的同一个对象
 *
 * */

public static void main(String[] args) {
    String a = "ab";
    String b = "cd";
    String c = "abcd";
    String d = "ab" + "cd";

    // 如果d和c指向了同一个对象，则说明d被加入字符串池
    if (c == d) System.out.println("/"ab/"+/"cd/" 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
    else System.out.println("/"ab/"+/"cd/" 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");

    String e = a + "cd";
    // 如果e和c指向了同一个对象，则说明e也被加入了字符串池
    if (e == c) System.out.println("a +/"cd/" 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
    else System.out.println("a +/"cd/" 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");


    String f = "ab" + b;
    // 如果f和c指向了同一个对象，则说明f也被加入了字符串池
    if (f == c) System.out.println("/"ab/"+ b 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
    else System.out.println("/"ab/"+ b 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");

    String g = a + b;
    // 如果g和c指向了同一个对象，则说明g也被加入了字符串池
    if (g == c) System.out.println("a + b 创建的对象 /"加入了/" 字符串池中");
    else System.out.println("a + b 创建的对象 /"没加入/" 字符串池中");
}

/*
 * 输出为：
 * "ab"+"cd" 创建的对象 "加入了" 字符串池中
 * a +"cd" 创建的对象 "没加入" 字符串池中
 * "ab"+ b 创建的对象 "没加入" 字符串池中
 * a + b 创建的对象 "没加入" 字符串池中
 *
 * */

从第二段代码结果中我们不难看出，只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。对于所有包含new方式新建对象（包括null）的“+”连接表达式，它所产生的新对象都不会被加入字符串池中；对于类似str=1+"AAA"+2+3这种强制类型转化形成的String对象也不会放到pool中的。对此我们不再赘述。因此我们提倡大家用引号包含文本的方式来创建String对象以提高效率，实际上这也是我们在编程中常采用的。