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JDK8中String的intern()方法详细解读【内存图解+多种例子+1.1w字长文】

掉发的小王

发布于 2022-07-11 08:12:20

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代码可运行

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代码可运行

一、前言

String字符串在我们日常开发中最常用的，当然还有他的两个兄弟StringBuilder和StringBuilder。他三个的区别也是面试中经常问到的，大家如果不知道，就要先去看看了哈！最近也是看周志明老师的深入JVM一书中写到关于intern()方法的介绍，小编也是以前没在开发中用到。但是面试题还是很多的，所以特意研究了一天，写下来记录一下自己的收获，希望也可以帮助到大家！！

二、图文理解String创建对象

1.例子一

String str1 = "wang";

JVM在编译阶段会判断字符串常量池中是否有 "wang" 这个常量对象如果有，str1直接指向这个常量的引用，如果没有会在常量池里创建这个常量对象。

2.例子二

String str2 = "学" + "Java";

JVM编译阶段过编译器优化后会把字符串常量直接合并成"学Java"，所有创建对象时只会在常量池中创建1个对象。

3.例子三

String str3 = new String("学Java");

当代码执行到括号中的"学Java"的时候会检测常量池中是否存在"学Java"这个对象，如果不存在则在字符串常量池中创建一个对象。当整行代码执行完毕时会因为new关键字在堆中创建一个"学Java"对象，并把栈中的变量"str3"指向堆中的对象，如下图所示。这也是为什么说通过new关键字在大部分情况下会创建出两个字符串对象！

4.例子四

String str4 = "学Java";
String str5 = "学Java";
System.out.println(str4 == str5); // 如下图得知为：true

第一行代码： JVM在编译阶段会判断字符串常量池中是否有 "学Java" 这个常量对象如果有，str4直接指向这个常量的引用，如果没有会在常量池里创建这个常量对象。第二行代码：再创建"学Java"，发现字符串常量池中存在了"学Java"，所以直接将栈中的str5变量也指向字符串常量池中已存在的"学Java"对象，从而避免重复创建对象，这也是字符串常量池存在的原因。

5.例子五

String str6 = new String("学") + new String("Java");

首先，会先判断字符串常量池中是否存在"学"字符串对象，如果不存在则在字符串常量池中创建一个对象。当执行到new关键字在堆中创建一个"学"字符串对象。后面的new String("Java")，也是这样。然后，当右边完成时，会在堆中创建一个"学Java"字符串对象。并把栈中的变量"str6"指向堆中的对象。总结：一句代码创建了5个对象，但是有两个在堆中是没有引用的，按照垃圾回收的可达性分析，他们是垃圾就是"学"、"Java"这俩垃圾。

==心得：== 上面代码进行反编译：

String str6 = (new StringBuilder()).append(new String("\u5B66"))
					.append(new String("Java")).toString();

底层是一个StringBuilder在进行把两个对象拼接在一起，最后栈中str6指向堆中的"学Java"，其实是StringBuilder对象。

6.例子六

String str7 = new String("学Java");
String str8 = new String("学Java");
System.out.println(str7 == str8); // 如下图得知为：false

执行到第一行：执行到括号内的"学Java"，会先判断字符串常量池中是否存在"学Java"字符串对象，如果没有则在字符串常量池中创建一个"学Java"字符串对象，执行到new关键字时，在堆中创建一个"学Java"字符串对象，栈中的变量str7的引用指向堆中的"学Java"字符串对象。执行到第二行：当执行到第二行括号中的"学Java"时，先判断常量池中是否有"学Java"字符串对象，因为第一行代码已经将其创建，所以有的话就不创建了；执行到new关键字时，在堆中创建一个"学Java"字符串对象，栈中的变量str8的引用指向堆中的"学Java"字符串对象。

三、深入理解intern()方法

1. 源码查看

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    // ....
    /**
     * Returns a canonical representation for the string object.
     * <p>
     * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
     * class {@code String}.
     * <p>
     * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
     * string equal to this {@code String} object as determined by
     * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
     * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
     * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
     * <p>
     * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
     * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
     * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
     * <p>
     * All literal strings and string-valued constant expressions are
     * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
     * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>.
     *
     * @return  a string that has the same contents as this string, but is
     *          guaranteed to be from a pool of unique strings.
     */
    public native String intern();
}

翻译过来就是，当intern()方法被调用的时候，如果字符串常量池中已经存在这个字符串对象了，就返回常量池中该字符串对象的地址；如果字符串常量池中不存在，就在常量池中创建一个指向该对象堆中实例的引用，并返回这个引用地址。

2. 例子一

我们直接先把周志明老师的在深入JVM一书的例子：

String str1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString(); 
System.out.println(str1.intern() == str1);
String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString(); 
System.out.println(str2.intern() == str2);

这段代码在JDK 6中运行，会得到两个false，而在JDK 7、8中运行，会得到一个true和一个false。产生差异的原因是，在JDK 6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代的字符串常量池中存储，返回的也是永久代里面这个字符串实例的引用，而由StringBuilder创建的字符串对象实例在 Java堆上，所以必然不可能是同一个引用，结果将返回false。而JDK 7（以及部分其他虚拟机，例如JRockit）的intern()方法实现就不需要再拷贝字符串的实例到永久代了，既然字符串常量池已经移到Java堆中，那只需要在常量池里记录一下首次出现的实例引用即可，因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例就是同一个。而对str2比较返回false，这是因为==“java”（下面解释）==这个字符串在执行String-Builder.toString()之前就已经出现过了，字符串常量池中已经有它的引用，不符合intern()方法要求“首次遇到”的原则，“计算机软件”这个字符串则是首次出现的，因此结果返回true。

==java为什么已经存在了？==

1.我们在一个类中输入System，然后点击到这个方法中，方法内容如下：

public final class System {
	// ...
	private static void initializeSystemClass() {
		// ...
		sun.misc.Version.init();
		// ...
	}
	// ...
}

2.我们点击上面的Version类，类内容如下：

public class Version {
    private static final String launcher_name = "java";
    private static final String java_version = "1.8.0_121";
    private static final String java_runtime_name = "Java(TM) SE Runtime Environment";
    private static final String java_profile_name = "";
    private static final String java_runtime_version = "1.8.0_121-b13";
    private static boolean versionsInitialized;
    private static int jvm_major_version;
    private static int jvm_minor_version;
    private static int jvm_micro_version;
    private static int jvm_update_version;
    private static int jvm_build_number;
    private static String jvm_special_version;
    private static int jdk_major_version;
    private static int jdk_minor_version;
    private static int jdk_micro_version;
    private static int jdk_update_version;
    private static int jdk_build_number;
    private static String jdk_special_version;
    private static boolean jvmVersionInfoAvailable;

    public Version() {
    }

    public static void init() {
        System.setProperty("java.version", "1.8.0_121");
        System.setProperty("java.runtime.version", "1.8.0_121-b13");
        System.setProperty("java.runtime.name", "Java(TM) SE Runtime Environment");
    }
}

3.找到java关键字，所以上面的str2.intern() == str2返回false。

private static final String launcher_name = "java";

==我们开始例子和详细解释，发车了，大家坐好哦！== 以下例子来自：原博客，解释是为小编自己的理解。

3. 例子二

String str1 = new String("wang");
str1.intern();
String str2 = "wang";
System.out.println(str1 == str2); // false

执行第一行代码：首先执行到"wang"，因为字符串常量池中没有，则会在字符串常量池中创建"wang"字符串对象。然后执行到new关键字时，在堆中创建一个"wang"的对象，并把栈中的str1的引用指向"wang"对象。

执行第二行代码：这里我们看到就是str1手动把"wang"放在字符串常量池中，但是发现字符串常量池中已经存在"wang"字符串对象，所以直接把已存在的引用返回。==虽然str1.intern()指向了字符串常量池中的"wang"，但是我们第四行代码并没有拿str1.intern()作比较，所以还是false。==

执行第三行代码：首先通过第一行代码，字符串常量池中已经有"wang"字符串对象了，所以本行代码只需要把栈中的str2变量指向字符串常量池中的"wang"即可。

执行第四行代码：如上和下图可见，我们的str1执行堆中的"wang"，str2指向的是字符串常量池中的"wang"，肯定返回false。

4. 例子三

String str3 = new String("wang") + new String("zhen");
str3.intern();
String str4 = "wangzhen";
System.out.println(str3 == str4); // true

执行到第一行代码：首先执行到"wang"时，因为字符串常量池中没有，则会在字符串常量池中创建一个"wang"字符串对象；然后执行到"zhen"时，因为字符串常量池中没有，则会在字符串常量池中创建一个"zhen"字符串对象；最后执行到new关键字时，看到是两个，但是底层字节码文件反编译的是使用如下可见，只会有一个StringBuilder对象生成，于是将栈中的str3的引用指向堆中的"wangzhen"对象。

String str3 = (new StringBuilder()).append(new String("wang"))
					.append(new String("zhen")).toString();

执行到第二行代码：这里我们看到就是str3手动把"wangzhen"放在字符串常量池中，在字符串常量池中没有找到"wangzhen"，于是把str3 .intern()引用指向堆中的"wangzhen"的地址。==现在str3和str3 .intern()一样==

执行到第三行代码：判断字符串常量池中是否存在"wangzhen"字符串对象，第二行代码已经在字符串常量池中创建了"wangzhen"，不过str4是指向str3中堆的引用（看图就明白了）。

执行到第四行代码： str3和str3 .intern()引用一样，str3 .intern()和str4是一个，所以str3和str4相等。

5. 例子四

String str5 = new String("wang") + new String("zhen");
String str6 = "wangzhen";
str5.intern();
System.out.println(str5 == str6); // false

执行到第二行代码：执行到"wangzhen"，判断字符串常量池中是否存在"wangzhen"，发现没有，在字符串常量池中创建"wangzhen"字符串对象，然后把栈中的str6变量的引用指向"wangzhen"对象。

执行到第三行代码：这里我们看到就是str5手动把"wangzhen"放在字符串常量池中，我们发现，在字符串常量池中已存在"wangzhen"，于是str5 .intern()就是"wangzhen"对象的地址。==我们还没没有收到返回值==

如下图，我们看到肯定返回false，此时str5.intern() == str6 (true)

6. 例子五

String str7 = new String("wang") + new String("zhen");
String str8 = "wangzhen";
System.out.println(str7.intern() == str8); // true
System.out.println(str7 == str8); // false
System.out.println(str8 == "wangzhen"); // true

执行到第一行代码：同例子三和例子四的第一行代码；

执行到第二行代码：先判断字符串常量池中是否存在"wangzhen"对象，发现没有，我们在字符串常量池中创建"wangzhen"字符串对象；

执行到第三行代码：执行到str7.intern()这里，我们看到就是str7手动把"wangzhen"放在字符串常量池中，在字符串常量池中已结存在"wangzhen"，于是把字符串常量池"wangzhen"的地址。==现在str7和str7 .intern()一样==

执行到第四行代码： str7的指向为堆中的"wangzhen"，而str8指向则为字符串常量池中的"wangzhen"，故不相同，返回false。

执行到第五行代码： str8指向则为字符串常量池中的"wangzhen"，执行"wangzhen"，则把已存在的字符串常量池中"wangzhen"返回，故相同，返回true。

7. 例子六

String str9 = new String("wang") + new String("zhen");
System.out.println(str9.intern() == str9); // true
System.out.println(str9 == "wangzhen"); // true