对String类型的认识以及编译器优化

Posted 2021-02-02 archer-fang

Java中String不是基本类型，但是有些时候和基本类型差不多，如String b = "tao" ; 可以对变量直接赋值，而不用 new 一个对象（当然也可以用 new）。

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。如果再给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。

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。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，而new出来的字符串对象（即String对象）是存放在堆内存中。如果定义String s=“Hello World”和String w=“Hello World”，s==w吗？肯定是true，因为他们指向的是同一个Hello World。

堆内存没有数据共享的特点，前面定义的String s =  new  String( "Hello World" );后，变量s在栈内存内，Hello World 这个String对象在堆内存内。如果定义String w = new  String( "Hello World" );，则会在堆内存创建一个新的String对象，变量w存放在栈内存，w指向这个新的String对象。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，比如s==w？当然不等，s和w指向堆内存中不同的String对象。如果判断两个String对象相等呢？用equals方法。

有如下一段代码，请选择其运行结果（）

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);
    System.out.println((b+c)==MESSAGE);
  }
}

答案：C

解析：

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 ”啊？是不是同一个呢？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。而对于后面的(b+c)又是什么情况呢？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"是一个吗？不是。b+c计算出来的"taobao"应该是放在堆内存中的String对象。这可以通过System. out .println( (b+c)== MESSAGE );的结果为false来证明这一点。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。

下面改造一下这个语句System. out .println( (b+c).intern()== MESSAGE );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"。

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 );

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。

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。