讲一讲Java的字符串常量池，看完你的思路就清晰了

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

java

前言

很多朋友Java的字符串常量池的概念困扰了很长一段时间，最近研究了一下jvm指令码，终于对它有了大概的了解。 在展示案例前，我们需要先搞清楚一个概念，众所周知，jvm的内存模型由程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、元空间（方法区）、直接内存组成。 今天我们谈到的概念只和虚拟机栈、堆、元空间（方法区）有关。 先举个例子说明两种关于字符串最基本的使用情况：

  • String s =“abc”；在编译期间，会将等号右边的“abc”常量放在常量池中，在程序运行时，会将s变量压栈，栈中s变量直接指向元空间的字符串常量池abc项，没有经过堆内存。

  • String s = new String(“abc”);在编译期间，会将等号右边的“abc”常量放在常量池中，在程序运行时，先在堆中创建一个String对象，该对象的内容指向常量池的“abc”项。然后将s变量压栈，栈中s变量指向堆中的String对象。

下面通过javap -v xxx.class命令来查看class文件的指令码，通过分析这些指令码更确切的了解我们想知道的问题。笔者的jdk是1.8版本的，版本不同可能效果也不同。

第一个例子：String a = “abc”

首先展示我们的源代码

public class StringCodeTest {
	public static void main(String[] args) {
	        String a = "abc";
	        System.out.println(a);
	    }
   }

我们执行 javap -v StringCodeTest .class>StringCodeTest.txt命令，将指令码放到StringCodeTest.txt中。

Classfile /C:/Users/zhiyi/IdeaProjects/springboottest/target/classes/cn/lizy/service/StringCodeTest.class
  Last modified 2020-11-7; size 610 bytes
  MD5 checksum 2adeba87a0f1b315019efe540bb058cd
  Compiled from "StringCodeTest.java"
public class cn.lizy.service.StringCodeTest
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#22         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #23            // abc
   #3 = Fieldref           #24.#25        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #4 = Methodref          #26.#27        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #28            // cn/lizy/service/StringCodeTest
   #6 = Class              #29            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcn/lizy/service/StringCodeTest;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = Utf8               args
  #17 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #18 = Utf8               a
  #19 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #20 = Utf8               SourceFile
  #21 = Utf8               StringCodeTest.java
  #22 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #23 = Utf8               abc
  #24 = Class              #30            // java/lang/System
  #25 = NameAndType        #31:#32        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #26 = Class              #33            // java/io/PrintStream
  #27 = NameAndType        #34:#35        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #28 = Utf8               cn/lizy/service/StringCodeTest
  #29 = Utf8               java/lang/Object
  #30 = Utf8               java/lang/System
  #31 = Utf8               out
  #32 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #33 = Utf8               java/io/PrintStream
  #34 = Utf8               println
  #35 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public cn.lizy.service.StringCodeTest();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcn/lizy/service/StringCodeTest;
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=2, args_size=1
         0: ldc           #2                  // String abc
         2: astore_1
         3: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         6: aload_1
         7: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
        10: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
        line 6: 3
        line 24: 10
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  args   [Ljava/lang/String;
            3       8     1     a   Ljava/lang/String;
}
SourceFile: "StringCodeTest.java"

关键要看Constant pool:（这个就是常量池）和main方法。

main方法中ldc #2 的意思是把常量池中的#2项压入到栈，而#2关联的#23就是“abc”常量。这就说明栈中的对象是直接指向了常量池的。String s = “abc”只生成了一个字符串对象（常量池中的对象）和一个栈中的引用

第二个例子 String s = new String(“abc”);

源代码

public class StringCodeTest {
	public static void main(String[] args) {
	        String b = new String("abc");
        	System.out.println(b)
	    }
   }

为了节省篇幅，第二个例子和第三个例子的jvm指令码就不再展示了，只截图关键点，有需要可以自己通过javap命令生成

main方法中先new #2， 而#2关联的#25就是String对象， 然后再ldc #3（关联的#26就是“abc”常量）也就是说，在执行时，先在堆中创建String对象，再把常量池中的#3项压入到栈（这里的栈应该是操作数栈，参考最上面的内存模型图）供String对象使用。所以，栈中的引用指向了堆中的String对象，String对象指向了常量池中的“abc”项，String s = new String(“abc”)生成了一个字符串对象（常量池中的对象）、一个堆中的String对象和一个栈中的引用。

第三个例子：String c = new String(“abc”)+“abc”;

源代码

public class StringCodeTest {
	public static void main(String[] args) {
	        String c = new String("abc")+"abc";
       	    System.out.println(c);
	    }
   }

main方法中先创建了Stringbuiler对象，然后创建了String对象（就是new String("abc")）， 再执行ldc #3将常量池中的字符串压入到栈。最后做计算，过程和第二个例子差不多，只不过多了个Stringbuiler的append操作。

总结：理解了大体的原理后，再遇到像 ==判断字符串相等，或者计算String s = new String(“abc”)再内存中创建了几个对象这样的问题时思路就清晰了

最后

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