【Java】Java中，那些关于String和字符串常量池你不得不知道的东西

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1.equals(s2));

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//输出什么呢？？？
System.out.println(str1 == str2);
final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//又输出什么呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
//为什么输出的是false呢？
System.out.println(s1 == s2);
//为什么输出的是true呢？
System.out.println(s1.equals(s2));

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//为什么输出的是false
System.out.println(str1 == str2);

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str = s1 + s2;
str.intern();

final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//为什么输出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

String str3 = "ccdd";
String str4 = "ccdd";
//为什么输出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

老套的笔试题

在一些老套的笔试题中，会要你判断s1==s2为false还是true，s1.equals(s2)为false还是true。

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1.equals(s2));

对于这种题，你总能很快的给出标准答案：==比较的是对象地址，equals方法比较的是真正的字符数组。所以输出的是false和true。

上面的属于最低阶的题目，没有什么难度。

现在这种老套的题目已经慢慢消失了，取而代之的是有一些变形的新题目：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//输出什么呢？？？
System.out.println(str1 == str2);
final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//又输出什么呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

难度提升了一些，但思考一下也不难得出答案是false和true。

今天的文章就是以这几个题目展开的。

String对象的创建

先简单看一下String类的结构：

可以发现，String里面有一个value属性，是真正存储字符的char数组。

在执行String s = "xyz";的时候，在堆区创建了一个String对象，一个char数组对象。

如何证明创建了一个String对象和一个char数组对象呢？我们可以通过IDEA的Debug功能验证：

注意看我截图的位置，在执行完String s = "xyz";之后，再次点击load classes，Diff栏的String和char[]分别加了1，表示在内存中新增了一个char数组对象和一个String对象。

现在，我们再来看String s = new String("xyz");创建了几个对象。

从这张Debug动图中，我们可以得出在String s = new String("xyz");之后，创建了两个String对象和一个char数组对象。

又因为String s = new String("xyz");的s引用只能指向一个对象，可以画出内存分布图：

从图中可以看到，在堆区，有两个String对象，这两个String对象的value都指向同一个char数组对象。

那么问题来了，下面的那个String对象根本就没被引用，也就是说他没有被用到，那么它到底是干什么的呢？

占了内存空间又不使用，难道这是JDK的设计缺陷？

很显然不是JDK的缺陷，JDK虽然确实有设计缺陷，但不至于这么明显，这么愚蠢。

那下面的那个String对象是干什么的呢？

答案是用于驻留到字符串常量池中去的，注意，这里我用了一个驻留，并不是直接把对象放到字符串常量池里面去，有什么区别我们后面再讲。

这里出现了字符串常量池的概念，我在String s = new String("xyz")创建了几个实例你真的能答对吗？中也有过比较详细的介绍，有兴趣的可以去看一下，这里不再重复了。

你只需要知道，字符串常量池在JVM源码中对应的类是StringTable，底层实现是一个Hashtable。

那字符串到底是怎么存的呢？

我们以String s = new String("xyz");为例：

首先去找字符串常量池找，看能不能找到“xyz”字符串对应对象的引用，如果字符串常量池中找不到：

• 创建一个String对象和char数组对象
• 将创建的String对象封装成HashtableEntry，作为StringTable的value进行存储
• new String("xyz")会在堆区又创建一个String对象，char数组直接指向创建好的char数组对象

如果字符串常量池中能找到：

• new String("xyz")会在堆区创建一个对象，char数组直接指向已经存在的char数组对象

而String s = "xyz";是怎么样的逻辑：

首先去找字符串常量池找，看能不能找到“xyz”字符串的引用，如果字符串常量池中能找不到：

• 创建一个String对象和char数组对象
• 将创建的String对象封装成HashtableEntry，作为StringTable的value进行存储
• 返回创建的String对象

如果字符串常量池中能找到：

• 直接返回找到引用对应的String对象

总结而言就是：

对于String s = new String("xyz");这种形式创建字符串对象，如果字符串常量池中能找到，创建一个String对象；如果如果字符串常量池中找不到，创建两个String对象。

对于String s = "xyz";这种形式创建字符串对象，如果字符串常量池中能找到，不会创建String对象；如果如果字符串常量池中找不到，创建一个String对象。

所以，在日常开发中，能用String s = "xyz";尽量不用String s = new String("xyz");，因为可以少创建一个对象，节省一部分空间。

需要强调的是，字符串常量池存的不是字符串也不是String对象，而是一个个HashtableEntry，HashtableEntry里面的value指向的才是String对象，为了不让表述变得复杂，我省略了HashtableEntry的存在，但不代表它就不存在。

上文提到的驻留就是新建HashtableEntry指向String对象，并把HashtableEntry存入字符串常量池的过程。

在网上一些文章中，一些作者可能是为了让读者更好的理解，省略了一些这些，一定要注意辨别区分。

达成以上共识之后，我们再回顾一下那个老套的笔试题。

String s1 = new String("xyz");
String s2 = "xyz";
//为什么输出的是false呢？
System.out.println(s1 == s2);
//为什么输出的是true呢？
System.out.println(s1.equals(s2));

有了上面的基础之后，我们画出对应的内存图，s1 == s2为什么是false就一目了然了。

因为equals方法比较的真正的char数据，而s1和s2最终指向的都是同一个char数组对象，所以s1.equals(s2)等于true。

关于他们最终指向的都是同一个char数组对象这一观点，也可以通过反射证明：

我修改了str1指向的String对象的value，str2指向的对象也被影响了。

字符串拼接

现在，我们再来看一下变式题：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str1 = s1 + s2;
String str2 = "aabb";
//为什么输出的是false
System.out.println(str1 == str2);

对于这个题目，我们需要先看一下这段代码的字节码。

字节码指令看不懂没有关系，看我用红色框框起来的部分就行了，可以看到居然出现了StringBuilder。

什么意思呢，就是说String str1 = s1 + s2;会被编译器会优化成new StringBuilder().append("aa").append("bb").toString();

StringBuilder里面的append方法就是对char数组进行操作，那StringBuilder的toString方法做了什么呢？

从源码中可以看到，StringBuilder里面的toString方法调用的是String类里面的String(char value[], int offset, int count)构造方法，这个方法做了什么呢？

• 根据参数复制一份char数组对象。复制了一份！
• 创建一个String对象，String对象的value指向复制的char数组对象。

注意，并没有驻留到字符串常量池里面去，这个很关键！！！画一个图理解一下：

也就是说str2指向的String对象并没有驻留到字符串常量池，而str1指向的对象驻留到字符串常量池里面去了，且他们并不是同一个对象。所以str1 == str2还是false

因为复制一份char数组对象，所以如果我们改变其中一个char数组的话，另一个也不会造成影响：

把其中String变成丑比之后，另一个还是帅比，也说明了两个String对象用的不是同一份char数组。

intern方法

上面说到，调用StringBuilder的toString方法创建的String对象是不会驻留到字符串常量池的，那如果我偏要驻留到字符串常量池呢？有没有办法呢？

有的，String类的intern方法就可以帮你完成这个事情。

以这段代码为例：

String s1 = "aa";
String s2 = "bb";
String str = s1 + s2;
str.intern();

在执行str.intern();之前，内存图是这样的：

在执行str.intern();之后，内存图是这样的：

intern方法就是创建了一个HashtableEntry对象，并把value指向String对象，然后把HashtableEntry通过hash定位存到对应的字符串成常量池中。当然，前提是字符串常量池中原来没有对应的HashtableEntry。

没了，intern方法，就是这么简单，一句话给你说清楚了。

关于intern方法，还有一个很有趣的故事，有兴趣的可以去看一下why神的这篇文章《深入理解Java虚拟机》第2版挖的坑终于在第3版中被R大填平了

编译优化

写到这里，好像只有一个坑没有填。就是这个题为什么输出的是true。

final String s3 = "cc";
final String s4 = "dd";
String str3 = s3 + s4;
String str4 = "ccdd";
//为什么输出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

这道题和上面那道题相比，有点相似，在原来的基础上加了两个final关键字。我们先看一下这段代码的字节码：

又是一段字节码指令，不需要看懂，你点一下#4，居然就可以看到“ccdd”字符串。

原来，用final修饰后，JDK的编译器会识别优化，会把String str3 = s3 + s4;优化成String str3 = "ccdd"。

所以原题就相当于：

String str3 = "ccdd";
String str4 = "ccdd";
//为什么输出的是true呢？？？
System.out.println(str3 == str4);

这样的题目还难吗？是不是那不管str3和str4怎么比，肯定是相等的。

总结

String对于Java程序员来说就是“最熟悉的陌生人”，你说String简单，它确实简单。你说它难，深究起来确实也有难度，但这些题目，只要你脑海里有一副内存图就会很简单。

面试题也只会越来越难，这个行业看起来也越来越内卷，但只要我学的快，内卷就卷不到我。

好了，今天就写到了，我要去打游戏了。

希望这篇文章，能对你有一点帮助。

写在最后

我对每一篇发出去的文章负责，文中涉及知识理论，我都会尽量在官方文档和权威书籍找到并加以验证。但即使这样，我也不能保证文章中每个点都是正确的，如果你发现错误之处，欢迎指出，我会对其修正。

创作不易，为了更好的表达，需要画很多图，这些都是我自己动手用PPT画的，画图也很辛苦的！

所以，不要犹豫了，给点正反馈，答应我，十分欢迎并感谢你的关注

我是CoderW，一个程序员。

谢谢你的阅读，我们下期再见！

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