java string string_深入理解Java：String
在講解String之前，我們先了解一下Java的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。
一、Java內(nèi)存模型
按照官方的說法：Java 虛擬機(jī)具有一個堆，堆是運行時數(shù)據(jù)區(qū)域，所有類實例和數(shù)組的內(nèi)存均從此處分配。
JVM主要管理兩種類型內(nèi)存：堆和非堆，堆內(nèi)存(Heap?Memory)是在 Java 虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建，非堆內(nèi)存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的內(nèi)存。
簡單來說，非堆包含方法區(qū)、JVM內(nèi)部處理或優(yōu)化所需的內(nèi)存(如?JITCompiler，Just-in-time Compiler，即時編譯后的代碼緩存)、每個類結(jié)構(gòu)(如運行時常數(shù)池、字段和方法數(shù)據(jù))以及方法和構(gòu)造方法的代碼。
Java的堆是一個運行時數(shù)據(jù)區(qū),類的(對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負(fù)責(zé)的，堆的優(yōu)勢是可以動態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因為它是在運行時動態(tài)分配內(nèi)存的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點是，由于要在運行時動態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢。
棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數(shù)據(jù)可以共享。但缺點是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變量數(shù)據(jù)(int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄(引用)。
虛擬機(jī)必須為每個被裝載的類型維護(hù)一個常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個有序集合，包括直接常量(string,integer和 floating point常量)和對其他類型，字段和方法的符號引用。
對于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內(nèi)存當(dāng)中是以表的形式存在的， 對于String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來存儲文字字符串值，注意：該表只存儲文字字符串值，不存儲符號引用。說到這里，對常量池中的字符串值的存儲位置應(yīng)該有一個比較明了的理解了。在程序執(zhí)行的時候,常量池會儲存在Method Area,而不是堆中。常量池中保存著很多String對象;?并且可以被共享使用，因此它提高了效率
具體關(guān)于JVM和內(nèi)存等知識請參考：
二、案例解析
public static voidmain(String[] args) {/**
* 情景一：字符串池
* JAVA虛擬機(jī)(JVM)中存在著一個字符串池，其中保存著很多String對象;
* 并且可以被共享使用，因此它提高了效率。
* 由于String類是final的，它的值一經(jīng)創(chuàng)建就不可改變。
* 字符串池由String類維護(hù)，我們可以調(diào)用intern()方法來訪問字符串池。*/String s1= "abc";//↑ 在字符串池創(chuàng)建了一個對象
String s2 = "abc";//↑ 字符串pool已經(jīng)存在對象“abc”(共享),所以創(chuàng)建0個對象，累計創(chuàng)建一個對象
System.out.println("s1 == s2 :"+(s1==s2));//↑ true 指向同一個對象，
System.out.println("s1.equals(s2) :" +(s1.equals(s2)));//↑ true 值相等//↑------------------------------------------------------over
/**
* 情景二：關(guān)于new String("")
**/String s3= new String("abc");//↑ 創(chuàng)建了兩個對象，一個存放在字符串池中，一個存在與堆區(qū)中；//↑ 還有一個對象引用s3存放在棧中
String s4 = new String("abc");//↑ 字符串池中已經(jīng)存在“abc”對象，所以只在堆中創(chuàng)建了一個對象
System.out.println("s3 == s4 :"+(s3==s4));//↑false s3和s4棧區(qū)的地址不同，指向堆區(qū)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 存放的地區(qū)多不同，一個棧區(qū)，一個堆區(qū)
System.out.println("s1.equals(s3) :"+(s1.equals(s3)));//↑true 值相同//↑------------------------------------------------------over
/**
* 情景三：
* 由于常量的值在編譯的時候就被確定(優(yōu)化)了。
* 在這里，"ab"和"cd"都是常量，因此變量str3的值在編譯時就可以確定。
* 這行代碼編譯后的效果等同于： String str3 = "abcd";*/String str1= "ab" + "cd"; //1個對象
String str11 = "abcd";
System.out.println("str1 = str11 :"+ (str1 ==str11));//↑------------------------------------------------------over
/**
* 情景四：
* 局部變量str2,str3存儲的是存儲兩個拘留字符串對象(intern字符串對象)的地址。
*
* 第三行代碼原理(str2+str3)：
* 運行期JVM首先會在堆中創(chuàng)建一個StringBuilder類，
* 同時用str2指向的拘留字符串對象完成初始化，
* 然后調(diào)用append方法完成對str3所指向的拘留字符串的合并，
* 接著調(diào)用StringBuilder的toString()方法在堆中創(chuàng)建一個String對象，
* 最后將剛生成的String對象的堆地址存放在局部變量str3中。
*
* 而str5存儲的是字符串池中"abcd"所對應(yīng)的拘留字符串對象的地址。
* str4與str5地址當(dāng)然不一樣了。
*
* 內(nèi)存中實際上有五個字符串對象：
* 三個拘留字符串對象、一個String對象和一個StringBuilder對象。*/String str2= "ab"; //1個對象
String str3 = "cd"; //1個對象
String str4 = str2+str3;
String str5= "abcd";
System.out.println("str4 = str5 :" + (str4==str5)); //false//↑------------------------------------------------------over
/**
* 情景五：
* JAVA編譯器對string + 基本類型/常量 是當(dāng)成常量表達(dá)式直接求值來優(yōu)化的。
* 運行期的兩個string相加，會產(chǎn)生新的對象的，存儲在堆(heap)中*/String str6= "b";
String str7= "a" +str6;
String str67= "ab";
System.out.println("str7 = str67 :"+ (str7 ==str67));//↑str6為變量，在運行期才會被解析。
final String str8 = "b";
String str9= "a" +str8;
String str89= "ab";
System.out.println("str9 = str89 :"+ (str9 ==str89));//↑str8為常量變量，編譯期會被優(yōu)化//↑------------------------------------------------------over
}
總結(jié)：
1.String類初始化后是不可變的(immutable)
這一說又要說很多，大家只要知道String的實例一旦生成就不會再改變了，比如說：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4個字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在內(nèi)存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在內(nèi)存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把這個字符串的地址賦給了str,就是因為String的”不可變”產(chǎn)生了很多臨時變量，這也就是為什么建議用StringBuffer的原 因了，因為StringBuffer是可改變的。
下面是一些String相關(guān)的常見問題：
String中的final用法和理解
final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
final StringBuffer b = new StringBuffer("222");
a=b;//此句編譯不通過? final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
a.append("222");// 編譯通過
可見，final只對引用的"值"(即內(nèi)存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那個對象，改變它的指向會導(dǎo)致編譯期錯誤。至于它所指向的對象的變化，final是不負(fù)責(zé)的。
2.代碼中的字符串常量在編譯的過程中收集并放在class文件的常量區(qū)中，如"123"、"123"+"456"等，含有變量的表達(dá)式不會收錄，如"123"+a。
3.JVM在加載類的時候，根據(jù)常量區(qū)中的字符串生成常量池，每個字符序列如"123"會生成一個實例放在常量池里，這個實例是不在堆里的，也不會被GC，這個實例的value屬性從源碼的構(gòu)造函數(shù)看應(yīng)該是用new創(chuàng)建數(shù)組置入123的，所以按我的理解此時value存放的字符數(shù)組地址是在堆里，如果有誤的話歡迎大家指正。
4.使用String不一定創(chuàng)建對象
在執(zhí)行到雙引號包含字符串的語句時，如String a = "123"，JVM會先到常量池里查找，如果有的話返回常量池里的這個實例的引用，否則的話創(chuàng)建一個新實例并置入常量池里。如果是 String a = "123" + b (假設(shè)b是"456")，前半部分"123"還是走常量池的路線，但是這個+操作符其實是轉(zhuǎn)換成[SringBuffer].Appad()來實現(xiàn)的，所以最終a得到是一個新的實例引用，而且a的value存放的是一個新申請的字符數(shù)組內(nèi)存空間的地址(存放著"123456")，而此時"123456"在常量池中是未必存在的。
要注意: 我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時，總是想當(dāng)然地認(rèn)為，創(chuàng)建了String類的對象str。擔(dān)心陷阱！對象可能并沒有被創(chuàng)建！而可能只是指向一個先前已經(jīng)創(chuàng)建的對象。只有通過new()方法才能保證每次都創(chuàng)建一個新的對象
5.使用new String，一定創(chuàng)建對象
在執(zhí)行String a = new String("123")的時候，首先走常量池的路線取到一個實例的引用，然后在堆上創(chuàng)建一個新的String實例，走以下構(gòu)造函數(shù)給value屬性賦值，然后把實例引用賦值給a：
publicString(String original) {int size =original.count;char[] originalValue =original.value;char[] v;if (originalValue.length >size) {//The array representing the String is bigger than the new//String itself. Perhaps this constructor is being called//in order to trim the baggage, so make a copy of the array.
int off =original.offset;
v= Arrays.copyOfRange(originalValue, off, off+size);
}else{//The array representing the String is the same//size as the String, so no point in making a copy.
v =originalValue;
}this.offset = 0;this.count =size;this.value =v;
}
從中我們可以看到，雖然是新創(chuàng)建了一個String的實例，但是value是等于常量池中的實例的value，即是說沒有new一個新的字符數(shù)組來存放"123"。
如果是String a = new String("123"+b)的情況，首先看回第4點，"123"+b得到一個實例后，再按上面的構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行。
6.String.intern()
String對象的實例調(diào)用intern方法后，可以讓JVM檢查常量池，如果沒有實例的value屬性對應(yīng)的字符串序列比如"123"(注意是檢查字符串序列而不是檢查實例本身)，就將本實例放入常量池，如果有當(dāng)前實例的value屬性對應(yīng)的字符串序列"123"在常量池中存在，則返回常量池中"123"對應(yīng)的實例的引用而不是當(dāng)前實例的引用，即使當(dāng)前實例的value也是"123"。
public native String intern();
存在于.class文件中的常量池，在運行期被JVM裝載，并且可以擴(kuò)充。String的 intern()方法就是擴(kuò)充常量池的 一個方法；當(dāng)一個String實例str調(diào)用intern()方法時，Java 查找常量池中 是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，則返回其的引用，如果沒有，則在常 量池中增加一個Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看示例就清楚了
public static voidmain(String[] args) {
String s0= "kvill";
String s1= new String("kvill");
String s2= new String("kvill");
System.out.println( s0 == s1 ); //false
System.out.println( "**********");
s1.intern(); //雖然執(zhí)行了s1.intern(),但它的返回值沒有賦給s1
s2= s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用賦給s2
System.out.println( s0 == s1); //flase
System.out.println( s0 == s1.intern() ); //true//說明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用
System.out.println( s0 == s2 ); //true
}
最后我再破除一個錯誤的理解：有人說，“使用 String.intern() 方法則可以將一個 String 類的保存到一個全局 String 表中 ，如果具有相同值的 Unicode 字符串已經(jīng)在這個表中，那么該方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中沒有相同值的字符串，則將自己的地址注冊到表中”如果我把他說的這個全局的 String 表理解為常量池的話，他的最后一句話，”如果在表中沒有相同值的字符串，則將自己的地址注冊到表中”是錯的：
public static voidmain(String[] args) {
String s1= new String("kvill");
String s2=s1.intern();
System.out.println( s1 == s1.intern() ); //false
System.out.println( s1 + " " + s2 ); //kvill kvill
System.out.println( s2 == s1.intern() ); //true
}
在這個類中我們沒有聲名一個”kvill”常量，所以常量池中一開始是沒有”kvill”的，當(dāng)我們調(diào)用s1.intern()后就在常量池中新添加了一 個”kvill”常量，原來的不在常量池中的”kvill”仍然存在，也就不是“將自己的地址注冊到常量池中”了。
s1==s1.intern() 為false說明原來的”kvill”仍然存在；s2現(xiàn)在為常量池中”kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()為true。
StringBuffer與StringBuilder的區(qū)別，它們的應(yīng)用場景是什么？
jdk的實現(xiàn)中StringBuffer與StringBuilder都繼承自AbstractStringBuilder，對于多線程的安全與非安全看到StringBuffer中方法前面的一堆synchronized就大概了解了。
這里隨便講講AbstractStringBuilder的實現(xiàn)原理：我們知道使用StringBuffer等無非就是為了提高java中字符串連接的效率，因為直接使用+進(jìn)行字符串連接的話，jvm會創(chuàng)建多個String對象，因此造成一定的開銷。AbstractStringBuilder中采用一個char數(shù)組來保存需要append的字符串，char數(shù)組有一個初始大小，當(dāng)append的字符串長度超過當(dāng)前char數(shù)組容量時，則對char數(shù)組進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展，也即重新申請一段更大的內(nèi)存空間，然后將當(dāng)前char數(shù)組拷貝到新的位置，因為重新分配內(nèi)存并拷貝的開銷比較大，所以每次重新申請內(nèi)存空間都是采用申請大于當(dāng)前需要的內(nèi)存空間的方式，這里是2倍
【
StringBuffer 始于 JDK 1.0
StringBuilder 始于 JDK 1.5
從 JDK 1.5 開始，帶有字符串變量的連接操作(+)，JVM 內(nèi)部采用的是
StringBuilder 來實現(xiàn)的，而之前這個操作是采用 StringBuffer 實現(xiàn)的。
】
我們通過一個簡單的程序來看其執(zhí)行的流程：
public classBuffer {public static voidmain(String[] args) {
String s1= "aaaaa";
String s2= "bbbbb";
String r= null;int i = 3694;
r= s1 + i +s2;for(int j=0;i<10;j++){
r+="23124";
}
}
}
使用命令javap -c Buffer查看其字節(jié)碼實現(xiàn)：
將清單1和清單2對應(yīng)起來看，清單2的字節(jié)碼中l(wèi)dc指令即從常量池中加載“aaaaa”字符串到棧頂，istore_1將“aaaaa”存到變量1中，后面的一樣，sipush是將一個短整型常量值(-32768~32767)推送至棧頂，這里是常量“3694”，更多的Java指令集請查看另一篇文章“Java指令集”。
讓我們直接看到13,13~17是new了一個StringBuffer對象并調(diào)用其初始化方法，20~21則是先通過aload_1將變量1壓到棧頂，前面說過變量1放的就是字符串常量“aaaaa”，接著通過指令invokevirtual調(diào)用StringBuffer的append方法將“aaaaa”拼接起來，后續(xù)的24~30同理。最后在33調(diào)用StringBuffer的toString函數(shù)獲得String結(jié)果并通過astore存到變量3中。
看到這里可能有人會說，“既然JVM內(nèi)部采用了StringBuffer來連接字符串了，那么我們自己就不用用StringBuffer，直接用”+“就行了吧！“。是么？當(dāng)然不是了。俗話說”存在既有它的理由”，讓我們繼續(xù)看后面的循環(huán)對應(yīng)的字節(jié)碼。
37~42都是進(jìn)入for循環(huán)前的一些準(zhǔn)備工作，37,38是將j置為1。44這里通過if_icmpge將j與10進(jìn)行比較，如果j大于10則直接跳轉(zhuǎn)到73，也即return語句退出函數(shù)；否則進(jìn)入循環(huán)，也即47~66的字節(jié)碼。這里我們只需看47到51就知道為什么我們要在代碼中自己使用StringBuffer來處理字符串的連接了，因為每次執(zhí)行“+”操作時jvm都要new一個StringBuffer對象來處理字符串的連接，這在涉及很多的字符串連接操作時開銷會很大。
參考：
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的java string string_深入理解Java：String的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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