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java字符串池(string pool)和字符串堆(heap)内存分配

 月影晓风 2014-11-07

java运行环境有一个字符串池(string pool),由String类维护。

 

执行语句 String str = "abc" 时,首先查看字符串池中是否存在字符串"abc",如果存在则直接将"abc"地址赋给str ,如果不存在则先在字符串池中新建一个字符串"abc",然后再将其赋给str。

 

执行语句 String str = new String("abc") 时,不管字符串池中是否存在"abc",直接新建一个字符串"abc"(注意:新建的字符串"abc" 不是在字符串池中),然后将其赋给str。

 

前一语句的效率高,后一语句的效率低,因为新建字符串占用内存空间。String str = newString();创建了一个空字符串,与String str = new String("");相同。

 

public String intern()

返回字符串对象的规范化表示形式。一个初始为空的字符串池,它由类String私有地维护。当调用intern()方法时,如果字符串池中已经包含一个等于此String对象的字符串 (用equals(Object)方法确定),则返回字符串池中的字符串。否则,将此String对象添加到字符串池中,并返回此String 对象的引用。它遵循以下规则:对于任意两个字符串s 和 t,当且仅当s.equals(t)为true时,s.intern() == t.intern() 才为true。

 

String.intern();

再补充一点:存在于.class 文件中的常量池,在运行期间被jvm(java virtualmachine)装载,并且可以扩充。String 的 intern()方法就是扩充常量池的一个方法;当一个String实例(instance)str调用intern()方法时,java 查找常量池中是否有相同 unicode的字符串常量,如果有,则返回其引用,如果没有,则在常量池中增加一个unicode 等于str 的字符串并返回其引用。

 

简单例子:

String s = "kvill";

String s1 = new String("kvill");

String s2 = new String("kvill");

System.out.println(s == s1);

s1.intern();

s2 = s2.intern();

System.out.println(s == s1);

System.out.println(s == s1.intern());

System.out.println(s == s2);

输出结果为:

False

False  //虽然执行了s1.intern(),但是它的返回值并没有赋给s1

True

True

 

最后再破除一个错误的理解:

有人说,"使用String.intern()方法可以将一个String类保存到一个全局的String表中,如果具有相同值的unicode字符串已经在这个表中,那么该方法返回表中已有字符串的地址,如果在表中没有相同unicode的字符串,则将自己的地址注册到表中",如果我们把这个全局的String表理解成常量池的话,最后一句话"如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中"是错的。

简单例子:

String s1 = new String("kvill");

String s2 = s1.intern();

System.out.println(s1 == s1.intern());

System.out.println(s1 + " " + s2);

System.out.println(s2 == s1.intern());

输出结果是:

False

kvill kvill

True

我们没有声明一个"kvill"常量,所以常量池中一开始没有"kvill"的,当我们调用s1.intern()后,就在常量池中新添加了一个"kvill"常量,原来的不在常量池中的"kvill"仍然存在,也就不是"把自己的地址注册到常量池中"了。

 

 

例子1):

String str1 = "java"; // str1指向字符串池

String str2 = "blog"; // str2指向字符串池

 

String s = str1 + str2; // s是指向堆中值为"javablog"的对象,+运算符会在堆中建立起来两个String对象,这两个对象分别是"java","blog",也就是说从字符串池中复制这两个值,然后在堆中创建两个对象,然后再建立对象s,然后将"javablog"的堆地址赋给s。// 这条语句总共创建了多少个对象?

 

System.out.println(s == "javablog"); // 结果为False

jvm(java virtual machine)确实对形如String str1 = "java";的String对象放在常量池中,但是它是在编译时那么做的,而String s = str1 + str2;是在运行时才知道的,也就是说str1 + str2 是在堆里创建的,所以结果为false了。

 

如果改成以下两种方式:

String s = "java" + "blog";  //直接将"javablog"放入字符串池中

System.out.println(s == "javablog");  //结果为true

String s = str1 + "blog"; // 不放入字符串池,而是在堆中分配

System.out.println(s == "javablog"); // 结果为false

 

 

 

引用变量与对象的区别:

字符串"abc" 是一个String 对象,字符串池(pool of literalstrings)和堆(heap)中存放着字符串对象

 

一、引用变量与对象

A a;

这个语句声明了一个类A的引用变量a,而对象一般通过new关键字创建,所以a仅仅是一个引用变量,而不是对象

 

二、java中所有的字符串文字(字符串常量)都是一个String类的对象。有人(特别是c程序员)在一些场合喜欢把字符串"当做/看成"字符数组,这也没有办法,因为字符串与字符数组存在一些内在的联系。事实上,它与字符数组是两种完全不同的对象。

 

三、字符串对象的创建

由于字符串对象的大量使用(它是一个对象,一般而言对象总是在堆(heap)中分配内存),java中为了节省内存空间和运行时间(如比较字符串时,==比 equals()方法快),在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个字符串池(pool of literalstrings)中,而运行时字符串池成为常量池的一部分。字符串池的好处,就是该池中所有相同的字符串常量被合并,只占用一个空间。

 

我们知道,对两个引用变量,使用 == 判断它们的值(引用)是否相等,即是否指向同一个对象:

String s1 = "abc";

String s2 = "abc";

if(s1 == s2) System.out.println("s1,s2 refer to the sameobject");

else System.out.println("trouble");

这里的输出显示,两个字符串文字保存为一个对象,就是说,上面的代码只在字符串池(string pool)中创建了一个对象。

 

现在看看String s = newString("abc");语句,这里"abc"本身就是pool中的一个对象,而在运行时执行newString()时,将pool中的对象复制一份放到heap中,并且把heap中的这个对象的引用交给s持有。ok,这条语句就创建了2个String对象。

 

String s1 = new String("abc");

String s2 = new String("abc");

if(s1 == s2) { } // 不会执行的语句

这里用 ==判断就可知,虽然两个对象的"内容"相同(equals()判断),但两个引用变量所持有的引用不同,上面的代码创建了几个StringObject? (三个,pool中一个,heap中两个)

 

 

 

综上所述:

创建字符串有两种方式:两种内存区域(pool vs heap)

1. "" 引号创建的字符串在字符串池中

2. new, new关键字创建字符串时首先查看字符串池(stringpool)中是否有相同值的字符串,如果有,则拷贝一份到堆(heap)中,然后返回堆中的地址;如果字符串池中没有,则在堆中创建一份,然后返回堆(heap)中的地址(注意,此时不需要从堆中复制到池中,否则,将使得堆中的字符串永远是池中的子集,导致浪费字符串池的内存空间)

3. 对字符串进行赋值时,如果右操作数含有一个或一个以上的字符串引用时,则在堆中再建立一个字符串对象,返回引用;如Strings = str1 + "blog";

比较两个已经存在于字符串池中字符串对象可以用 == 进行,拥有比equals操作更快的速度。

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