【jvm】字符串常量池问题

一、基本概念

1.1 说明

• 1.JVM字符串常量池是Java虚拟机（JVM）中一个特殊的内存区域。
• 2.JVM字符串常量池用于存储字符串常量。
• 3.提高性能和减少内存开销。
• 4.字符串常量池是JVM用于存储字符串常量的一个内存区域，避免了相同字符串的重复创建，节省内存空间。

1.2 特点

• 1.字符串常量池中的字符串对象是不可变的。
• 2.相同的字符串常量在池中只存储一份，通过引用共享。

二、存放位置

2.1 JDK1.6及以前

• 1.字符串常量池存放在永久代中，永久代是非堆内存的一部分，用于存储类的元数据、常量、静态变量等。

2.2 JDK1.7

• 1.字符串常量池从永久代移动到了Java堆中，而运行时常量池保留在永久代中。
• 2.这一变化为了适应永久代内存限制问题，并提升性能。

2.3 JDK1.8及以后

• 1.永久代被移除，取而代之的是元空间，字符串常量池仍然位于Java堆中。
• 2.运行时常量池被移动到元空间。

三、工作原理

3.1 创建字符串常量

• 1.使用双引号创建字符串时(String a = “123”; )，JVM会首先在字符串常量池中查找是否已存在该字符串。
• 2.如果存在，则直接返回池中该字符串的引用。
• 3.如果不存在，则在常量池中创建该字符串的实例，并返回其引用。

3.2 使用new关键字创建字符串

• 1.使用new关键字创建字符串对象（如String str = new String(“abc”);）时，JVM会在堆内存中创建一个新的字符串对象，而不管字符串常量池中是否已存在相同的字符串。
• 2.如果需要，可以通过调用intern()方法将新创建的字符串对象放入常量池中。

四、intern()方法

4.1 作用

• 1.intern()方法是String类的一个本地方法。
• 2.用于将字符串对象添加到字符串常量池中。
• 3.如果常量池中已经包含了一个等于此String对象的字符串（使用equals(Object)方法确定），则返回代表池中这个字符串的String对象的引用。
• 4.否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并返回此String对象的引用。

五、优点

• 1.节省内存：通过共享相同的字符串常量，避免了不必要的重复创建。
• 2.提高性能：减少了对象创建和垃圾回收的开销。
• 3.简化字符串比较：由于字符串常量池中的字符串是唯一的，可以使用==操作符来比较字符串的引用，从而简化比较操作。

六、字节码分析

6.1 示例1

6.1.1 代码示例

@Test
public void test(){
    String str1 = new String("hello") + new String("world");
    String str2 = "helloworld";
    System.out.println(str1 == str2);
}

6.1.2 字节码

 0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
 3 dup
 4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init> : ()V>
 7 new #4 <java/lang/String>
10 dup
11 ldc #5 <hello>
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;>
19 new #4 <java/lang/String>
22 dup
23 ldc #8 <world>
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;>
31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString : ()Ljava/lang/String;>
34 astore_1
35 ldc #10 <helloworld>
37 astore_2
38 getstatic #11 <java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;>
41 aload_1
42 aload_2
43 if_acmpne 50 (+7)
46 iconst_1
47 goto 51 (+4)
50 iconst_0
51 invokevirtual #12 <java/io/PrintStream.println : (Z)V>
54 return

6.1.3 解析

• 1. 0 new #2 <java/lang/StringBuilder>: 调用StringBuilder的new方法
• 2. 3 dup：复制操作数栈栈顶的一个字（通常是对象引用或数据类型值），并将这个字重新压入栈顶。
• 3. 4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder. : ()V>：执行StringBuilder的初始化方法，会消耗操作数栈顶一个字。
• 4. 7 new #4 <java/lang/String>：new一个String对象，对象的引用压入操作数栈。
• 5. 10 dup：复制操作数栈栈顶的一个字（通常是对象引用或数据类型值），并将这个字重新压入栈顶。
• 6. 11 ldc #5 ：加载栈顶的一个字，即hello。
• 7. 13 invokespecial #6 <java/lang/String. : (Ljava/lang/String;)V>：初始化String,消耗一个string对象的引用和复制的字。
• 8. 16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;> : append操作，将hello追加进来。
• 9. 19 new #4 <java/lang/String> ： new一个String对象，对象的引用压入操作数栈。
• 10. 22 dup：复制操作数栈栈顶的一个字（通常是对象引用或数据类型值），并将这个字重新压入栈顶。
• 11. 23 ldc #8 : 加载栈顶的一个字，即world。
• 12. 25 invokespecial #6 <java/lang/String. : (Ljava/lang/String;)V>：初始化String,消耗一个string对象的引用和复制的字。
• 13. 28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;>： append操作，将world追加进来。
• 14. 31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString : ()Ljava/lang/String;> ：调用StringBuilder的toString方法
• 15. StringBuilder的toString方法中是直接new了一个String对象。
• 16. 而String str2 = “helloworld”;是常量池的引用。
• 17. 因此不是同一个内存地址，所以结果是false。

6.2 示例2

6.2.1 代码示例

	@Test
    public void test(){
        String str1 = new String("hello") + new String("world");
        str1.intern();
        String str2 = "helloworld";
        System.out.println(str1 == str2);
    }

6.2.2 分析（jdk8）

• 1.str1是直接new了一个对象，执行intern()方法后，将字符串对象添加到字符串常量池中。
• 2.String str2 = “helloworld”;会先在字符串常量池中找是否有，如果有则返回其对象的引用。
• 3.所以结果是true。

6.3 示例3

6.3.1 代码示例

	@Test
    public void test(){
        String str1 = new String("helloworld") ;
        String str2 = "helloworld";
        String intern = str1.intern();
        System.out.println(str1 == str2);
        System.out.println(str1 == intern);
        System.out.println(str2 == intern);
    }

6.2.2 分析（jdk8）

• 1.str1在堆上new了一个string对象。
• 2.str2是将字面量“helloworld”放入字符串常量池中。
• 3.str1调用intern方法，判断字符串常量池中有没有helloworld,发现有，返回了该字符串常量池的引用即str2。
• 4.此时str1不等于str2。str2和intern是相等的。