洛阳市人才网:别再问我 new 字符串创建了几个工具了!我来证实给你看!

2020-04-21 25 views 0

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我想所有 Java 程序员都曾被这个 new String 的问题困扰过,这是一道高频的 Java 面试题,但惋惜的是网上众说纷纭,竟然找不到尺度的谜底。有人说建立了 1 个工具,也有人说建立了 2 个工具,还有人说可能建立了 1 个或 2 个工具,但谁都没有拿出干掉对方的证据,这就让我们这帮吃瓜群众们陷入了两难之中,不知道到底该信谁得。

然则今天,老王就斗胆和人人聊聊这个话题,顺便再拿出点证据

以现在的情形来看,关于 new String("xxx") 建立工具个数的谜底有 3 种:

  1. 有人说建立了 1 个工具;
  2. 有人说建立了 2 个工具;
  3. 有人说建立了 1 个或 2 个工具。

而泛起多个谜底的要害争议点在「字符串常量池」上,有的说 new 字符串的方式会在常量池建立一个字符串工具,有人说 new 字符串的时刻并不会去字符串常量池建立工具,而是在挪用 intern() 方式时,才会去字符串常量池检测并建立字符串。

那我们就先来说说这个「字符串常量池」。

字符串常量池

字符串的分配和其他的工具分配一样,需要花费高昂的时间和空间为价值,若是需要大量频仍的建立字符串,会极大水平地影响程序的性能,因此 JVM 为了提高性能和削减内存开销引入了字符串常量池(Constant Pool Table)的观点。

字符串常量池相当于给字符串开拓一个常量池空间类似于缓存区,对于直接赋值的字符串(String s="xxx")来说,在每次建立字符串时优先使用已经存在字符串常量池的字符串,若是字符串常量池没有相关的字符串,会先在字符串常量池中建立该字符串,然后将引用地址返回变量,如下图所示:


以上说法可以通过如下代码举行证实:

public class StringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Java";
        String s2 = "Java";
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

以上程序的执行效果为:true,说明变量 s1 和变量 s2 指向的是同一个地址。

在这里我们顺便说一下字符串常量池的再差别 JDK 版本的转变。

常量池的内存结构

JDK 1.7 之后把永生代换成的元空间,把字符串常量池从方式区移到了 Java 堆上

JDK 1.7 内存结构如下图所示:

JDK 1.8 内存结构如下图所示:

JDK 1.8 与 JDK 1.7 最大的区别是 JDK 1.8 将永远代作废,并设立了元空间。官方给的说明是由于永远代内存经常不够用或发生内存泄露,会爆出 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 的异常,以是把将永远区废弃而改用元空间了,改为了使用内陆内存空间,官网注释详情:http://openjdk.java.net/jeps/122

谜底解密

以为 new 方式建立了 1 个工具的人以为,new String 只是在堆上建立了一个工具,只有在使用 intern() 时才去常量池中查找并建立字符串。

以为 new 方式建立了 2 个工具的人以为,new String 会在堆上建立一个工具,而且在字符串常量池中也建立一个字符串。

以为 new 方式有可能建立 1 个或 2 个工具的人以为,new String 会先去常量池中判断有没有此字符串,若是有则只在堆上建立一个字符串而且指向常量池中的字符串,若是常量池中没有此字符串,则会建立 2 个工具,先在常量池中新建此字符串,然后把此引用返回给堆上的工具,如下图所示:
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老王以为准确的谜底:建立 1 个或者 2 个工具

技术论证

解铃还须系铃人,回到问题的谁人争议点上,new String 到底会不会在常量池中建立字符呢?我们通过反编译下面这段代码就可以得出准确的结论,代码如下:

public class StringExample {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("javaer-wang");
        String s2 = "wang-javaer";
        String s3 = "wang-javaer";
    }
}

首先我们使用 javac StringExample.java 编译代码,然后我们再使用 javap -v StringExample 查看编译的效果,相关信息如下:

Classfile /Users/admin/github/blog-example/blog-example/src/main/java/com/example/StringExample.class
  Last modified 2020年4月16日; size 401 bytes
  SHA-256 checksum 89833a7365ef2930ac1bc3d7b88dcc5162da4b98996eaac397940d8997c94d8e
  Compiled from "StringExample.java"
public class com.example.StringExample
  minor version: 0
  major version: 58
  flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
  this_class: #16                         // com/example/StringExample
  super_class: #2                         // java/lang/Object
  interfaces: 0, fields: 0, methods: 2, attributes: 1
Constant pool:
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Class              #8             // java/lang/String
   #8 = Utf8               java/lang/String
   #9 = String             #10            // javaer-wang
  #10 = Utf8               javaer-wang
  #11 = Methodref          #7.#12         // java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #12 = NameAndType        #5:#13         // "<init>":(Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
  #14 = String             #15            // wang-javaer
  #15 = Utf8               wang-javaer
  #16 = Class              #17            // com/example/StringExample
  #17 = Utf8               com/example/StringExample
  #18 = Utf8               Code
  #19 = Utf8               LineNumberTable
  #20 = Utf8               main
  #21 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #22 = Utf8               SourceFile
  #23 = Utf8               StringExample.java
{
  public com.example.StringExample();
    descriptor: ()V
    flags: (0x0001) 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

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=4, args_size=1
         0: new           #7                  // class java/lang/String
         3: dup
         4: ldc           #9                  // String javaer-wang
         6: invokespecial #11                 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: astore_1
        10: ldc           #14                 // String wang-javaer
        12: astore_2
        13: ldc           #14                 // String wang-javaer
        15: astore_3
        16: return
      LineNumberTable:
        line 5: 0
        line 6: 10
        line 7: 13
        line 8: 16
}
SourceFile: "StringExample.java"

备注:以上代码的运行也编译环境为 jdk1.8.0_101。

其中 Constant pool 示意字符串常量池,我们在字符串编译期的字符串常量池中找到了我们 String s1 = new String("javaer-wang");  界说的“javaer-wang”字符,在信息 #10 = Utf8 javaer-wang 可以看出,也就是在编译期 new 方式建立的字符串就会被放入到编译期的字符串常量池中,也就是说 new String
 的方式会首先去判断字符串常量池,若是没有就会新建字符串那么就会建立 2 个工具,若是已经存在就只会在堆中建立一个工具指向字符串常量池中的字符串。

那么问题来了,以下这段代码的执行效果为 true 照样 false?

String s1 = new String("javaer-wang");
String s2 = new String("javaer-wang");
System.out.println(s1 == s2);

既然 new String 会在常量池中建立字符串,那么执行的效果就应该是 true 了。实在并不是,这里对比的变量 s1 和 s2 堆上地址,由于堆上的地址是差别的,以是效果一定是 false,如下图所示:

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从图中可以看出 s1 和 s2 的引用一定是相同的,而 s3 和 s4 的引用是差别的,对应的程序代码如下:

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "Java";
    String s2 = "Java";
    String s3 = new String("Java");
    String s4 = new String("Java");
    System.out.println(s1 == s2);
    System.out.println(s3 == s4);
}

程序执行的效果也相符预期:

true
false

扩展知识

我们知道 String 是 final 修饰的,也就是说一定被赋值就不能被修改了。但编译器除了有字符串常量池的优化之外,还会对编译期可以确认的字符串举行优化,例如以下代码:

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "abc";
    String s2 = "ab" + "c";
    String s3 = "a" + "b" + "c";
    System.out.println(s1 == s2);
    System.out.println(s1 == s3);
}

根据 String 不能被修改的头脑来看,s2 应该会在字符串常量池建立两个字符串“ab”和“c”,s3 会建立三个字符串,他们的引用对比效果也一定是 false,但实在不是,他们的效果都是 true,这是编译器优化的劳绩。

同样我们使用 javac StringExample.java 先编译代码,再使用 javap -c StringExample 下令查看编译的代码如下:

忠告: 文件 ./StringExample.class 不包罗类 StringExample
Compiled from "StringExample.java"
public class com.example.StringExample {
  public com.example.StringExample();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #7                  // String abc
       2: astore_1
       3: ldc           #7                  // String abc
       5: astore_2
       6: ldc           #7                  // String abc
       8: astore_3
       9: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      12: aload_1
      13: aload_2
      14: if_acmpne     21
      17: iconst_1
      18: goto          22
      21: iconst_0
      22: invokevirtual #15                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      25: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      28: aload_1
      29: aload_3
      30: if_acmpne     37
      33: iconst_1
      34: goto          38
      37: iconst_0
      38: invokevirtual #15                 // Method java/io/PrintStream.println:(Z)V
      41: return
}

从 Code 3、6 可以看出字符串都被编译器优化成了字符串“abc”了。

总结

本文我们通过 javap -v XXX 的方式查看编译的代码发现 new String 首次会在字符串常量池中建立此字符串,那也就是说,通过 new 建立字符串的方式可能会建立 1 个或 2 个工具,若是常量池中已经存在此字符串只会在堆上建立一个变量,并指向字符串常量池中的值,若是字符串常量池中没有相关的字符,会先建立字符串在返回此字符串的引用给堆空间的变量。我们还将了字符串常量池在 JDK 1.7 和 JDK 1.8 的转变以及编译器对确定字符串的优化,希望能帮你正在的明白字符串的对照。

最后的话
原创不易,本篇近 3000 的文字描述,以及大量优美的图片,花费了作者也许 5 个多小时的时间,写作是一件很酷,而且能辅助他人的事,作者希望一直能坚持下去。若是以为有用,请随手点击一个赞吧,谢谢

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