new String("abc")創建了幾個物件

面試官考察點猜想

這種問題，考察你對JVM的理解程度，涉及到常量池、物件記憶體分配等問題，

涉及背景知識詳解

在分析這個問題之前，我們先來了解一下JVM的組成，如圖所示，

在JVM1.8中，記憶體劃分為堆、程式計數器、本地方發堆疊、方法區（元空間）、虛擬機堆疊，

JVM知識點普及

下面分別解釋一下JVM運行時記憶體的功能，

堆記憶體空間

堆是 JVM 記憶體中最大的一塊記憶體空間，該記憶體被所有執行緒共享，幾乎所有物件和陣列都被分配到了堆記憶體中，堆被劃分為新生代和老年代，新生代又被進一步劃分為 Eden 和 Survivor 區，最后 Survivor 由 From Survivor 和 To Survivor 組成，

但需要注意的是，這些區域的劃分因不同的垃圾收集器而不同，大部分垃圾收集器都是基于分代收集理論設計的，就會采用這種分代模型，而一些新的垃圾收集器不采用分代設計，比如 G1 收集器就是把堆記憶體拆分為多個大小相等的 Region，

方法區

在 jdk8 之前，HotSopt 虛擬機的方法區又被稱為永久代，由于永久代的設計容易導致記憶體溢位等問題，jdk8 之后就沒有永久代了，取而代之的是元空間（MetaSpace），元空間并沒有處于堆記憶體上，而是直接占用的本地記憶體，因此元空間的最大大小受本地記憶體限制，

方法區與堆空間類似，是所有執行緒共享的，方法區主要是用來存放已被虛擬機加載的型別資訊、常量、靜態變數等資料，方法區是一個邏輯磁區，包含元空間、運行時常量池、字串常量池，元空間物理上使用的本地記憶體，運行時常量池和字串常量池是在堆中開辟的一塊特殊記憶體區域，這樣做的好處之一是可以避免運行時動態生成的常量的復制遷移，可以直接使用堆中的參考，

要注意的是，字串常量池在JVM中只有一個，而運行時常量池是和型別資料系結的，每個Class一個，

每個class的位元組碼檔案中都有一個常量池，里面是編譯后即知的該class會用到的字面量與符號參考，這就是class檔案常量池，JVM加載class，會將其類資訊，包括class檔案常量池置于方法區中，
class類資訊及其class檔案常量池是位元組碼的二進制流，它代表的是一個類的靜態存盤結構，JVM加載類時，需要將其轉換為方法區中的java.lang.Class類的物件實體；同時，會將class檔案常量池中的內容匯入運行時常量池，
運行時常量池中的常量對應的內容只是字面量，比如一個"字串"，它還不是String物件；當Java程式在運行時執行到這個"字串"字面量時，會去字串常量池里找該字面量的物件參考是否存在，存在則直接回傳該參考，不存在則在Java堆里創建該字面量對應的String物件，并將其參考置于字串常量池中，然后回傳該參考，
Java的基本資料型別中，除了兩個浮點數型別，其他的基本資料型別都在各自內部實作了常量池，但都在[-128~127]這個范圍內，

虛擬機堆疊

每當啟動一個新的執行緒，虛擬機都會在虛擬機堆疊里為它分配一個執行緒堆疊，執行緒堆疊與執行緒同生共死，執行緒堆疊以堆疊幀為單位保存執行緒的運行狀態，虛擬機只會對執行緒堆疊執行兩種操作：以堆疊幀為單位的壓堆疊或出堆疊，每個方法在執行的同時都會創建一個堆疊幀，每個方法從呼叫開始到結束，就對應著一個堆疊幀在執行緒堆疊中壓堆疊和出堆疊的程序，方法可以通過兩種方式結束，一種通過 return 正常回傳，一種通過拋出例外而終止，方法回傳后，虛擬機都會彈出當前堆疊幀然后釋放掉，

當虛擬機呼叫一個Java方法時．它從對應類的型別資訊中得到此方法的區域變數區和運算元堆疊的大小，并據此分配堆疊幀記憶體，然后壓入Java堆疊中，

堆疊幀由三部分組成：區域變數區、運算元堆疊、幀資料區，

1）區域變數區：

區域變數區是一個陣列結構，主要存放對應方法的引數和區域變數，
如果是實體方法，區域變數表第一個引數是一個 reference 參考型別，存放的是當前物件本身 this，

2）運算元堆疊：

運算元堆疊也是一個陣列結構，但并不是通過索引來訪問的，而是堆疊的壓堆疊和出堆疊操作，
運算元堆疊是虛擬機的作業區，大多數指令都要從這里彈出資料、執行運算、然后把結果壓回運算元堆疊，

3）動態鏈接：

每個堆疊幀內部都包含一個指向當前方法所在型別的運行時常量池的參考，以便對當前方法的代碼實作動態鏈接，
在class檔案里面，一個方法若要呼叫其他方法，或者訪問成員變數，則需要通過符號參考來表示，動態鏈接的作用就是將這些以符號參考所表示的方法轉換為對實際方法的直接參考，

4）方法回傳：

方法執行后，有兩種方式退出該方法：正常呼叫完成，執行回傳指令，例外呼叫完成，遇到未捕獲例外，不會有方法回傳值給呼叫者，

本地方法堆疊

本地方法堆疊與虛擬機堆疊所發揮的作用是相似的，當執行緒呼叫Java方法時，會創建一個堆疊幀并壓入虛擬機堆疊；而呼叫本地方法時，虛擬機會保持堆疊不變，不會壓入新的堆疊幀，虛擬機只是簡單的動態鏈接并直接呼叫指定的本地方法，使用的是某種本地方法堆疊，比如某個虛擬機實作的本地方法介面是使用C連接模型，那么它的本地方法堆疊就是C堆疊，

本地方法可以通過本地方法介面來訪問虛擬機的運行時資料區，它可以做任何他想做的事情，本地方法不受虛擬機控制，

程式計數器

每一個運行的執行緒都會有它的程式計數器（PC暫存器），與執行緒的生命周期一樣，執行某個方法時，PC暫存器的內容總是下一條將被執行的地址，這個地址可以是一個本地指標，也可以是在方法位元組碼中相對于該方法起始指令的偏移量，如果該執行緒正在執行一個本地方法，那么此時PC暫存器的值是 undefined，

程式計數器是程式控制流的指示器，分支、回圈、跳轉、例外處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成，多執行緒環境下，為了執行緒切換后能恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間計數器互不影響，獨立存盤，

代碼在JVM記憶體中的體現

當我們通過Object o=new Object()創建一個物件時，在JVM中會分配一塊記憶體用來存盤該物件的資訊，實作原理如下圖所示，

在main方法中，創建了一個區域變數o，當main方法運行時，首先會把main方法壓入到堆疊幀中，接著執行該方法的Object o =new Object()創建物件，

在區域變數表中創建一個區域變數o，
在堆記憶體中分配一塊記憶體地址，用來存盤object物件，
變數o指向堆記憶體中的記憶體地址，

我們再來看一個例子，宣告一個Person物件，在該物件中存在一個常量name、以及一個成員變數age，當運行該類中的main方法時，此時JVM記憶體中的運行情況如下，

在這個例子中，看到了常量池的出現，看來，還有必要了解一下常量池的知識

JVM中的常量池

在JVM中，常量池主要分為：Class檔案常量池、運行時常量池，當然還有全域字串常量池，以及基本型別包裝類物件常量池，

常量池主要存放兩大類常量：字面量和符號參考，

字面量：字面量主要是文本字串、final 常量值、類名和方法名的常量等，
符號參考：符號參考對java動態連接起著非常重要的作用，主要的符號參考有：類和介面的全限定名、欄位的名稱和描述符、方法的名稱和描述符等，

Class檔案常量池

class檔案是一組以8位位元組為單位的二進制資料流，在java代碼的編譯期間，我們撰寫的.java檔案就被編譯為.class檔案格式的二進制資料存放在磁盤中，其中就包括class檔案常量池，

為了更好的說明，我們通過下面這段代碼為例進行講解，

class ConstantExample{
    private int value = https://www.cnblogs.com/mic112/p/1;
    public String s ="abc";
    public final static int f = 0x101;

    public void setValue(int v){
        final int temp = 3;
        this.value = https://www.cnblogs.com/mic112/p/temp + v;
    }

    public int getValue(){
        return value;
    }
}

這段代碼被編譯后，通過javap -v命令查看編譯后的位元組碼，

從下面這個位元組碼資訊中可以看到，執行這個命令之后我們得到了該class檔案的版本號、常量池、已經編譯后的位元組碼指令(處于篇幅原因這里省略)，下面我們會對照這個class檔案來講解：

example/target/classes/HelloExample.class
  Last modified 2021-10-25; size 734 bytes
  MD5 checksum fd06c1426f4fdef12aa109ee7f010a45
  Compiled from "HelloExample.java"
public class HelloExample
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #6.#32         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #5.#33         // HelloExample.value:I
   #3 = String             #34            // abc
   #4 = Fieldref           #5.#35         // HelloExample.s:Ljava/lang/String;
   #5 = Class              #36            // HelloExample
   #6 = Class              #37            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               value
   #8 = Utf8               I
   #9 = Utf8               s
  #10 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #11 = Utf8               f
  #12 = Utf8               ConstantValue
  #13 = Integer            257
  #14 = Utf8               <init>
  #15 = Utf8               ()V
  #16 = Utf8               Code
  #17 = Utf8               LineNumberTable
  #18 = Utf8               LocalVariableTable
  #19 = Utf8               this
  #20 = Utf8               LHelloExample;
  #21 = Utf8               getValue
  #22 = Utf8               ()I
  #23 = Utf8               setValue
  #24 = Utf8               (I)V
  #25 = Utf8               MethodParameters
  #26 = Utf8               main
  #27 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #28 = Utf8               args
  #29 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #30 = Utf8               SourceFile
  #31 = Utf8               HelloExample.java
  #32 = NameAndType        #14:#15        // "<init>":()V
  #33 = NameAndType        #7:#8          // value:I
  #34 = Utf8               abc
  #35 = NameAndType        #9:#10         // s:Ljava/lang/String;
  #36 = Utf8               HelloExample
  #37 = Utf8               java/lang/Object

字面量

字面量接近于java語言層面的常量概念，主要包括：

文本字串，也就是我們經常宣告的：public String s = "abc";中的"abc"
```
   #3 = String             #34            // abc
```

用final修飾的成員變數，包括靜態變數、實體變數和區域變數

  #11 = Utf8               f
  #12 = Utf8               ConstantValue
  #13 = Integer            257

這里需要說明的一點，上面說的存在于常量池的字面量，指的是資料的值，也就是abc和0x101(257),通過上面對常量池的觀察可知這兩個字面量是確實存在于常量池的，
而對于基本型別資料(甚至是方法中的區域變數)，也就是上面的private int value = https://www.cnblogs.com/mic112/p/1;常量池中只保留了他的的欄位描述符I和欄位的名稱value，他們的字面量不會存在于常量池：

符號參考

符號參考主要設涉及編譯原理方面的概念，包括下面三類常量:

類和介面的全限定名，也就是Ljava/lang/String;這樣，將類名中原來的"."替換為"/"得到的，主要用于在運行時決議得到類的直接參考.
```
   #5 = Class              #36            // HelloExample
   #6 = Class              #37            // java/lang/Object
```

欄位的名稱和描述符，欄位也就是類或者介面中宣告的變數，包括類級別變數(static)和實體級的變數

   #2 = Fieldref           #5.#33         // HelloExample.value:I
   #7 = Utf8               value
   #8 = Utf8               I

運行時常量

運行時常量池是方法區的一部分，所以也是全域共享的，我們知道，jvm在執行某個類的時候，必須經過加載、連接(驗證,準備,決議)、初始化，在第一步的加載階段，虛擬機需要完成下面3件事情：

通過一個類的“全限定名”來獲取此類的二進制位元組流
將這個位元組流所代表的靜態儲存結構轉化為方法區的運行時資料結構
在記憶體中生成一個類代表這類的java.lang.Class物件，作為方法區這個類的各種資料訪問的入口

這里需要說明的一點是，類物件和普通的實體物件是不同的，類物件是在類加載的時候生成的，普通的實體物件一般是在呼叫new之后創建，

上面第二條，將class位元組流代表的靜態儲存結構轉化為方法區的運行時資料結構，其中就包含了class檔案常量池進入運行時常量池的程序，這里需要強調一下，不同的類共用一個運行時常量池，同時在進入運行時常量池的程序中，多個class檔案中常量池中相同的字串只會存在一份在運行時常量池中，這也是一種優化，

運行時常量池的作用是存盤 Java class檔案常量池中的符號資訊，運行時常量池中保存著一些 class 檔案中描述的符號參考，同時在類加載的“解析階段”還會將這些符號參考所翻譯出來的直接參考(直接指向實體物件的指標)存盤在運行時常量池中，

運行時常量池相對于 class 常量池一大特征就是其具有動態性，Java 規范并不要求常量只能在運行時才產生，也就是說運行時常量池中的內容并不全部來自 class 常量池，class 常量池并非運行時常量池的唯一資料輸入口；在運行時可以通過代碼生成常量并將其放入運行時常量池中，這種特性被用的較多的是String.intern()（這個方法下面將會詳細講），

問題解答

理解了上述JVM的背景知識之后，再回到最開始的問題.下面這段代碼會創建幾個物件？

String str=new String("abc");

首先，我們看到這個代碼中有一個new關鍵字，我們知道new指令是創建一個類的實體物件并完成加載初始化的，因此這個字串物件是在運行期才能確定的，創建的字串物件是在堆記憶體上，
其次，在String的構造方法中傳遞了一個字串abc，由于這里的abc是被final修飾的屬性，所以它是一個字串常量，在首次構建這個物件時，JVM拿字面量"abc"去字串常量池試圖獲取其對應String物件的參考，于是在堆中創建了一個"abc"的String物件，并將其參考保存到字串常量池中，然后回傳；

所以，這里正確的回答應該是：如果abc這個字串常量不存在，則創建兩個物件，分別是abc這個字串常量，以及new String這個實體物件，

如果abc這字串常量存在，則只會創建一個物件，

問題總結

關于這道題，其實涉及到的知識點非常多，我并沒有非常完整的把JVM的內容整體說完，因為JVM整個體系還是較為龐大的，

所以，建議大家平時如果有時間的情況下，可以系統化的學習一下JVM有關的內容，這塊的面試問題還是比較多的，

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標籤：Java

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面試題系列：new String("abc")創建了幾個物件