JDK8中String的intern()方法詳細解讀【記憶體圖解+多種例子+1.1w字長文】-有解無憂

一、前言

String字串在我們日常開發中最常用的，當然還有他的兩個兄弟StringBuilder和StringBuilder，他三個的區別也是面試中經常問到的，大家如果不知道，就要先去看看了哈！最近也是看周志明老師的深入JVM一書中寫到關于intern()方法的介紹，小編也是以前沒在開發中用到，但是面試題還是很多的，所以特意研究了一天，寫下來記錄一下自己的識訓，希望也可以幫助到大家！！

二、圖文理解String創建物件

1.例子一

String str1 = "wang";

JVM在編譯階段會判斷字串常量池中是否有 "wang" 這個常量物件如果有，str1直接指向這個常量的參考，如果沒有會在常量池里創建這個常量物件，

在這里插入圖片描述

2.例子二

String str2 = "學" + "Java";

JVM編譯階段過編譯器優化后會把字串常量直接合并成"學Java"，所有創建物件時只會在常量池中創建1個物件，

在這里插入圖片描述

3.例子三

String str3 = new String("學Java");

當代碼執行到括號中的"學Java"的時候會檢測常量池中是否存在"學Java"這個物件，如果不存在則在字串常量池中創建一個物件，當整行代碼執行完畢時會因為new關鍵字在堆中創建一個"學Java"物件，并把堆疊中的變數"str3"指向堆中的物件，如下圖所示，這也是為什么說通過new關鍵字在大部分情況下會創建出兩個字串物件！

在這里插入圖片描述

4.例子四

String str4 = "學Java";
String str5 = "學Java";
System.out.println(str4 == str5); // 如下圖得知為：true

第一行代碼：
JVM在編譯階段會判斷字串常量池中是否有 "學Java" 這個常量物件如果有，str4直接指向這個常量的參考，如果沒有會在常量池里創建這個常量物件，
第二行代碼：
再創建"學Java"，發現字串常量池中存在了"學Java"，所以直接將堆疊中的str5變數也指向字串常量池中已存在的"學Java"物件，從而避免重復創建物件，這也是字串常量池存在的原因，

在這里插入圖片描述

5.例子五

String str6 = new String("學") + new String("Java");

首先，會先判斷字串常量池中是否存在"學"字串物件，如果不存在則在字串常量池中創建一個物件，當執行到new關鍵字在堆中創建一個"學"字串物件，后面的new String("Java")，也是這樣，
然后，當右邊完成時，會在堆中創建一個"學Java"字串物件，并把堆疊中的變數"str6"指向堆中的物件，
總結：一句代碼創建了5個物件，但是有兩個在堆中是沒有參考的，按照垃圾回收的可達性分析，他們是垃圾就是"學"、"Java"這倆垃圾，

心得：
上面代碼進行反編譯：

String str6 = (new StringBuilder()).append(new String("\u5B66"))
					.append(new String("Java")).toString();

底層是一個StringBuilder在進行把兩個物件拼接在一起，最后堆疊中str6指向堆中的"學Java"，其實是StringBuilder物件，

在這里插入圖片描述

6.例子六

String str7 = new String("學Java");
String str8 = new String("學Java");
System.out.println(str7 == str8); // 如下圖得知為：false

執行到第一行：
執行到括號內的"學Java"，會先判斷字串常量池中是否存在"學Java"字串物件，如果沒有則在字串常量池中創建一個"學Java"字串物件，執行到new關鍵字時，在堆中創建一個"學Java"字串物件，堆疊中的變數str7的參考指向堆中的"學Java"字串物件，
執行到第二行：
當執行到第二行括號中的"學Java"時，先判斷常量池中是否有"學Java"字串物件，因為第一行代碼已經將其創建，所以有的話就不創建了；執行到new關鍵字時，在堆中創建一個"學Java"字串物件，堆疊中的變數str8的參考指向堆中的"學Java"字串物件，

在這里插入圖片描述

三、深入理解intern()方法

1. 原始碼查看

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    // ....
    /**
     * Returns a canonical representation for the string object.
     * <p>
     * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
     * class {@code String}.
     * <p>
     * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
     * string equal to this {@code String} object as determined by
     * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
     * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
     * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
     * <p>
     * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
     * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
     * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
     * <p>
     * All literal strings and string-valued constant expressions are
     * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
     * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>.
     *
     * @return  a string that has the same contents as this string, but is
     *          guaranteed to be from a pool of unique strings.
     */
    public native String intern();
}

翻譯過來就是，當intern()方法被呼叫的時候，如果字串常量池中已經存在這個字串物件了，就回傳常量池中該字串物件的地址；如果字串常量池中不存在，就在常量池中創建一個指向該物件堆中實體的參考，并回傳這個參考地址，

2. 例子一

我們直接先把周志明老師的在深入JVM一書的例子：

String str1 = new StringBuilder("計算機").append("軟體").toString(); 
System.out.println(str1.intern() == str1);
String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString(); 
System.out.println(str2.intern() == str2);

這段代碼在JDK 6中運行，會得到兩個false，而在JDK 7、8中運行，會得到一個true和一個false，產生差異的原因是，在JDK 6中，intern()方法會把首次遇到的字串實體復制到永久代的字串常量池中存盤，回傳的也是永久代里面這個字串實體的參考，而由StringBuilder創建的字串物件實體在 Java堆上，所以必然不可能是同一個參考，結果將回傳false，而JDK 7（以及部分其他虛擬機，例如JRockit）的intern()方法實作就不需要再拷貝字串的實體到永久代了，既然字串常量池已經移到Java堆中，那只需要在常量池里記錄一下首次出現的實體參考即可，因此intern()回傳的參考和由StringBuilder創建的那個字串實體就是同一個，而對str2比較返回false，這是因為“java”（下面解釋）這個字串在執行String-Builder.toString()之前就已經出現過了，字串常量池中已經有它的參考，不符合intern()方法要求“首次遇到”的原則，“計算機軟體”這個字串則是首次出現的，因此結果回傳true，

在這里插入圖片描述

java為什么已經存在了？

1.我們在一個類中輸入System，然后點擊到這個方法中，方法內容如下：

public final class System {
	// ...
	private static void initializeSystemClass() {
		// ...
		sun.misc.Version.init();
		// ...
	}
	// ...
}

2.我們點擊上面的Version類，類內容如下：

public class Version {
    private static final String launcher_name = "java";
    private static final String java_version = "1.8.0_121";
    private static final String java_runtime_name = "Java(TM) SE Runtime Environment";
    private static final String java_profile_name = "";
    private static final String java_runtime_version = "1.8.0_121-b13";
    private static boolean versionsInitialized;
    private static int jvm_major_version;
    private static int jvm_minor_version;
    private static int jvm_micro_version;
    private static int jvm_update_version;
    private static int jvm_build_number;
    private static String jvm_special_version;
    private static int jdk_major_version;
    private static int jdk_minor_version;
    private static int jdk_micro_version;
    private static int jdk_update_version;
    private static int jdk_build_number;
    private static String jdk_special_version;
    private static boolean jvmVersionInfoAvailable;

    public Version() {
    }

    public static void init() {
        System.setProperty("java.version", "1.8.0_121");
        System.setProperty("java.runtime.version", "1.8.0_121-b13");
        System.setProperty("java.runtime.name", "Java(TM) SE Runtime Environment");
    }
}

3.找到java關鍵字，所以上面的str2.intern() == str2回傳false，

private static final String launcher_name = "java";

我們開始例子和詳細解釋，發車了，大家坐好哦！
以下例子來自：原博客，解釋是為小編自己的理解，

3. 例子二

String str1 = new String("wang");
str1.intern();
String str2 = "wang";
System.out.println(str1 == str2); // false

執行第一行代碼：
首先執行到"wang"，因為字串常量池中沒有，則會在字串常量池中創建"wang"字串物件，
然后執行到new關鍵字時，在堆中創建一個"wang"的物件，并把堆疊中的str1的參考指向"wang"物件，

執行第二行代碼：
這里我們看到就是str1手動把"wang"放在字串常量池中，但是發現字串常量池中已經存在"wang"字串物件，所以直接把已存在的參考回傳，雖然str1.intern()指向了字串常量池中的"wang"，但是我們第四行代碼并沒有拿str1.intern()作比較，所以還是false，

執行第三行代碼：
首先通過第一行代碼，字串常量池中已經有"wang"字串物件了，所以本行代碼只需要把堆疊中的str2變數指向字串常量池中的"wang"即可，

執行第四行代碼：
如上和下圖可見，我們的str1執行堆中的"wang"，str2指向的是字串常量池中的"wang"，肯定回傳false，

在這里插入圖片描述

4. 例子三

String str3 = new String("wang") + new String("zhen");
str3.intern();
String str4 = "wangzhen";
System.out.println(str3 == str4); // true

執行到第一行代碼：
首先執行到"wang"時，因為字串常量池中沒有，則會在字串常量池中創建一個"wang"字串物件；
然后執行到"zhen"時，因為字串常量池中沒有，則會在字串常量池中創建一個"zhen"字串物件；
最后執行到new關鍵字時，看到是兩個，但是底層位元組碼檔案反編譯的是使用如下可見，只會有一個StringBuilder物件生成，于是將堆疊中的str3的參考指向堆中的"wangzhen"物件，

String str3 = (new StringBuilder()).append(new String("wang"))
					.append(new String("zhen")).toString();

執行到第二行代碼：
這里我們看到就是str3手動把"wangzhen"放在字串常量池中，在字串常量池中沒有找到"wangzhen"，于是把str3 .intern()參考指向堆中的"wangzhen"的地址，現在str3和str3 .intern()一樣

執行到第三行代碼：
判斷字串常量池中是否存在"wangzhen"字串物件，第二行代碼已經在字串常量池中創建了"wangzhen"，不過str4是指向str3中堆的參考（看圖就明白了），

執行到第四行代碼：
str3和str3 .intern()參考一樣，str3 .intern()和str4是一個，所以str3和str4相等，

在這里插入圖片描述

5. 例子四

String str5 = new String("wang") + new String("zhen");
String str6 = "wangzhen";
str5.intern();
System.out.println(str5 == str6); // false

執行到第二行代碼：
執行到"wangzhen"，判斷字串常量池中是否存在"wangzhen"，發現沒有，在字串常量池中創建"wangzhen"字串物件，然后把堆疊中的str6變數的參考指向"wangzhen"物件，

執行到第三行代碼：
這里我們看到就是str5手動把"wangzhen"放在字串常量池中，我們發現，在字串常量池中已存在"wangzhen"，于是str5 .intern()就是"wangzhen"物件的地址，我們還沒沒有收到回傳值

如下圖，我們看到肯定回傳false，此時str5.intern() == str6 (true)

在這里插入圖片描述

6. 例子五

String str7 = new String("wang") + new String("zhen");
String str8 = "wangzhen";
System.out.println(str7.intern() == str8); // true
System.out.println(str7 == str8); // false
System.out.println(str8 == "wangzhen"); // true

執行到第一行代碼：
同例子三和例子四的第一行代碼；

執行到第二行代碼：
先判斷字串常量池中是否存在"wangzhen"物件，發現沒有，我們在字串常量池中創建"wangzhen"字串物件；

執行到第三行代碼：
執行到str7.intern()這里，我們看到就是str7手動把"wangzhen"放在字串常量池中，在字串常量池中已結存在"wangzhen"，于是把字串常量池"wangzhen"的地址，現在str7和str7 .intern()一樣

執行到第四行代碼：
str7的指向為堆中的"wangzhen"，而str8指向則為字串常量池中的"wangzhen"，故不相同，回傳false，

執行到第五行代碼：
str8指向則為字串常量池中的"wangzhen"，執行"wangzhen"，則把已存在的字串常量池中"wangzhen"回傳，故相同，回傳true，

在這里插入圖片描述

7. 例子六

String str9 = new String("wang") + new String("zhen");
System.out.println(str9.intern() == str9); // true
System.out.println(str9 == "wangzhen"); // true

執行到第一行代碼：
同上

執行到第二行代碼：
執行到str9.intern()這里，我們看到就是str9手動把"wangzhen"放在字串常量池中，在字串常量池中沒有"wangzhen"，于是把str3 .intern()參考指向堆中的"wangzhen"的地址，現在str9和str9.intern()一樣

執行到第三行代碼：
str9指向堆記憶體中的"wangzhen"，執行到"wangzhen"時，發現字串常量池中已存在，直接回傳str9指向的參考即可，故回傳true，

在這里插入圖片描述

四、總結

經過這么多例子，大家應該明白了吧，還是要自己跟著例子進行換一下jvm記憶體圖，這樣就理解記憶，也不會輕易忘記！看到這里了，給小編點個贊唄，整理了一天，太不容易了，謝謝大家了！

在此感謝小編參考的博客：參考博客，小編在基礎上按照自己的理解寫的，也進行了深入的擴展哈！

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