【Java SE基础专题 二】String类型详解

本篇文章具体聊聊Java中关于String类型的数据问题，String为什么是不可变的。Java中的变量和基本类型的值存放于栈内存，而new出来的对象本身存放于堆内存，指向对象的引用还是存放在栈内存。例如如下的代码：

int  i=1;
String s =  new  String( "Hello World" );

变量i和s以及1存放在栈内存，而s指向的对象Hello World存放于堆内存

栈内存的常量数据共享

栈内存的一个特点是数据共享，这样设计是为了减小内存消耗，前面定义了i=1，i和1都在栈内存内，

• 如果再定义一个j=1，此时将j放入栈内存，然后查找栈内存中是否有1，如果有则j指向1。
• 如果给j赋值2，则在栈内存中查找是否有2，如果没有就在栈内存中放一个2，然后j指向2。
• 如果j++，这时指向的变量并不会改变，而是在栈内寻找新的常量（比原来的常量大1），如果栈内存有则指向它，如果没有就在栈内存中加入此常量并将j指向它

也就是如果该常量也在栈内存中，就将变量指向该常量，如果没有就在该栈内存增加一个常量，并将变量指向这个增加的常量。这种基本类型之间比较大小和我们逻辑上判断大小是一致的。如定义i和j是都赋值1，则i==j结果为true，==用于判断两个变量指向的地址是否一样。i==j就是判断i指向的1和j指向的1是同一个吗？当然是了

同样的对于直接赋值的字符串常量（如String s=“Hello World”；中的Hello World）也是存放在栈内存中，所以也满足条件

String s="Hello World"
String w="Hello World"
s==w//为true

如果定义和，s==w吗？肯定是true，因为他们指向的是同一个Hello World，栈中的Hello World

堆内存非数据共享

堆内存没有数据共享的特点，例如通过new的方式定义两个字符串：

String s =  new  String( "Hello World" );//变量s在栈内存内，Hello World 这个String对象在堆内存内
String w = new  String( "Hello World" );//变量w存放在栈内存，w指向这个新的String对象
s==w//为false

堆内存中不同对象（指同一类型的不同对象）的比较如果用==则结果肯定都是false，s和w指向堆内存中不同的String对象。如何判断两个String对象相等呢？用equals方法。

综合分析

知道了上边的知识综合分析以下下边的问题

public class StringDemo{
  private static final String MESSAGE="taobao";
  public static void main(String [] args) {
    String a ="tao"+"bao";
    String b="tao";
    String c="bao";
    System.out.println(a==MESSAGE);  //true
    System.out.println((b+c)==MESSAGE); //false
  }
}

MESSAGE 成员变量及其指向的字符串常量肯定都是在栈内存里的

• 变量 a 运算完也是指向一个字符串taobao 这涉及到编译器优化问题。对于字符串常量的相加，在编译时直接将字符串合并，而不是等到运行时再合并。也就是说String a = “tao” + “bao” ;和String a = “taobao” ;编译出的字节码是一样的。所以等到运行时，根据上面说的栈内存是数据共享原则，a和MESSAGE指向的是同一个字符串
• 对于后面的(b+c)，(b+c)只能等到运行时才能判定是什么字符串，编译器不会优化，运行时b+c计算出来的taobao和栈内存里已经有的taobao不是一个，b+c计算出来的"taobao"应该是放在堆内存中的String对象

那么为什么b+c计算出来的在堆内存呢？Java对String的相加是通过StringBuffer实现的，先构造一个StringBuffer里面存放”tao”,然后调用append()方法追加”bao”，然后将值为”taobao”的StringBuffer转化成String对象。StringBuffer对象在堆内存中，那转换成的String对象理所应当的也是在堆内存中。

intern改进

下面改造一下这个语句

 System. out .println( (b+c).intern()== MESSAGE );//true

结果是true， intern() 方法会先检查 String 池 ( 或者说成栈内存 ) 中是否存在相同的字符串常量，如果有就返回。所以 intern()返回的就是MESSAGE指向的"taobao"。

final改进

再把变量b和c的定义改一下

final  String b =  "tao" ;
final  String c =  "bao" ;
System. out .println( (b+c)== MESSAGE );//true

现在b和c不可能再次赋值了，所以编译器将b+c编译成了taobao。因此，这时的结果是true。因为被当成常量处理了，在字符串相加中，只要有一个是非final类型的变量，编译器就不会优化，因为这样的变量可能发生改变，所以编译器不可能将这样的变量替换成常量。例如将变量b的final去掉，结果又变成了false。这也就意味着会用到StringBuffer对象，计算的结果在堆内存中。

堆中String的intern改进

如果对指向堆内存中的对象的String变量调用intern()会怎么样呢？(b+c).intern()，b+c的结果就是在堆内存中。对于指向栈内存中字符串常量的变量调用intern()返回的还是它自己，没有多大意义。它会根据堆内存中对象的值，去查找常量池中是否有相同的字符串，如果有就将变量指向这个常量池中的变量。

String a = "tao"+"bao";
String b = new String("taobao");
System.out.println(a==MESSAGE); //true
System.out.println(b==MESSAGE);  //false
b = b.intern();
System.out.println(b==MESSAGE); //true
System. out .println(a==a.intern());  //true

综合分析2

这里的str1指的是方法区中的字符串常量池中的“hello”，编译时期就知道的； String str2 = "he" + new String("llo");这里的str2必须在运行时才知道str2是什么，所以它是指向的是堆里定义的字符串“hello”，所以这两个引用是不一样的。

String str1="hello";
String str2="he"+ new String("llo");
System.out.println(str1==str2);

基于此有如下判断：

• 编译器没那么智能,它不知道"he" + new String("llo")的内容是什么,所以才不敢贸然把"hello"这个对象的引用赋给str2. 如果语句改为:"he"+"llo"这样就是true了
• 如果用str1.equal(str2)，那么返回的是true；因为String类重写了equals()方法

new String(“llo”)实际上创建了2个String对象，一个是使用“llo”通过双引号创建的（在字符串常量池）字面量在常量池中，另一个是通过new创建的（在堆里）。只不过他们的创建的时期不同，一个是编译期，一个是运行期。

对于 String s = "a"+"b"+"c";语句中，“a”,"b", "c"都是常量，编译时就直接存储他们的字面值，而不是他们的引用，在编译时就直接将它们连接的结果提取出来变成"abc"了，也就是不存在符号引用。

String的不可变性

简单的来说：String 类中使⽤ final 关键字修饰字符数组来保存字符串， private final char value[] ，所以 String 对象是不可变的，⽽ StringBuilder 与 StringBuffer 都继承⾃ AbstractStringBuilder 类，在AbstractStringBuilder 中也是使⽤字符数组保存字符串 char[]value 但是没有⽤ final 关键字修饰，所以这两种对象都是可变的

最后

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