Java常用类--String类(String的不可变性 & 字符串常量池 & 享元模式)

Posted 2021-08-17 Z && Y

1.String的不可变性

当我们去阅读源代码的时候，会发现有这样的一句话：
我想大家应该就知道为什么String不可变了，String类被final修饰，官方注释说明创建后不能被改变，但是为什么String要使用final修饰呢？

了解一个经典的面试题

    public static void main(String[] args) {
        //        创建字符串对象
        String a = "abc";
        String b = "abc";
        String c = new String("abc");
        System.out.println(a == b); //true
        System.out.println(a.equals(b)); //true
        System.out.println(a == c); //false
        System.out.println(a.equals(c)); //true
    }

内存图分析：

分析:

因为String太过常用，JAVA类库的设计者在实现时做了个小小的变化，即采用了享元模
式,每当生成一个新内容的字符串时，他们都被添加到一个共享池中，当第二次再次生成
同样内容的字符串实例时，就共享此对象，而不是创建一个新对象，但是这样的做法仅
仅适合于通过=符号进行的初始化。

• 需要说明一点的是，在object中，equals()是用来比较内存地址的，但是String重写了equals()方法，用来比较内容的，即使是不同地址，只要内容一致，也会返回true，这也就是为什么a.equals©返 回true的原因了。

String不可变的好处:

• 可以实现多个变量引用堆内存中的同一个字符串实例，避免创建的开销。
• 我们的程序中大量使用了String字符串，有可能是出于安全性考虑。
• 大家都知道HashMap中key为String类型，如果可变将变的多么可怕。
• 当我们在传参的时候，使用不可变类不需要去考虑谁可能会修改其内部的值，如果使用可变类的话，可能需要每次记得重新拷贝出里面的值，性能会有一定的损失。

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2. 字符串常量池

常量池表（Constant_Pool table）

• Class文件中存储所有常量（包括字符串）的table。这是Class文件中的内容，还不是运行时的内容，不要理解它是个池子，其实就是Class文件中的字节码指令。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

• JVM内存中方法区的一部分，这是运行时的内容。这部分内容（绝大部分）是随着JVM运行时候，从常量池转化而来，每个Class对应一个运行时常量池。上一句中说绝大部分是因为：除了 Class中常量池内容，还可能包括动态生成并加入这里的内容

字符串常量池（String Pool）

• 这部分也在方法区中，但与Runtime Constant Pool不是一个概念，String Pool是JVM实例全局共享的，全局只有一个。JVM规范要求进入这里的String实例叫“被驻留的interned string”，各个JVM可以有不同的实现，HotSpot(JVM的一种类型)是设置了一个哈希表StringTable来引用堆中的字符串实例，被引用就是被驻留。

亨元模式

• 其实字符串常量池这个问题涉及到一个设计模式，叫“享元模式”，顾名思义 - - - > 共享元素模式也就是说：一个系统中如果有多处用到了相同的一个元素，那么我们应该只存储一份此元素，而让所有地方都引用这一个元素
• Java中String部分就是根据享元模式设计的，而那个存储元素的地方就叫做“字符串常量池 - String Pool”

详细分析

        int x = 10;
        String y = "hello";

1. 首先， 10 和 “hello” 会在经过javac（或者其他编译器）编译过后变为Class文件中constant_pool table（常量池表） 的内容。
2. 当我们的程序运行时，也就是说JVM运行时，每个Class constant_pool table 中的内容会被加载到JVM内存中的方法区中各自Class的 Runtime Constant Pool。
3. 一个没有被String Pool包含的Runtime Constant Pool中的字符串（这里是"hello"）会被加入到String Pool中（HosSpot使用hashtable引用方式），步骤如下：
   1. 在Java Heap（堆）中根据"hello"字面量create一个字符串对象
   2. 将字面量"hello"与字符串对象的引用在hashtable中关联起来键 - 值(形式是：“hello” = 对象的引用地址。)

另外来说，当一个新的字符串出现在Runtime Constant Pool中时怎么判断需不需要在Java Heap中创建新对象呢？

• 策略是这样：会先去根据equals来比较Runtime Constant Pool中的这个字符串是否和String Pool中某一个是相等的（也就是找是否已经存在），如果有那么就不创建，直接使用其引用；反之，就如同上面的第三步。
• 如此，就实现了享元模式，提高的内存利用效率。

举例：

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