作者：每次上網(wǎng)沖杯Java時，都能看到關(guān)于String無休無止的爭論。還是覺得有必要讓這個討厭又很可愛的String美眉，赤裸裸的站在我們這些Java色狼面前了。嘿嘿....

眾所周知，String是由字符組成的串，在程序中使用頻率很高。Java中的String是一個類，而并非基本數(shù)據(jù)類型。 不過她卻不是普通的類哦！！！

?

【鏡頭1】 String對象的創(chuàng)建
????? 1、關(guān)于類對象的創(chuàng)建，很普通的一種方式就是利用構(gòu)造器，String類也不例外：String s=new String("Hello world"); 問題是參數(shù)"Hello world"是什么東西，也是字符串對象嗎?莫非用字符串對象創(chuàng)建一個字符串對象?

????? 2、當(dāng)然，String類對象還有一種大家都很喜歡的創(chuàng)建方式：String s="Hello world"; 但是有點怪呀，怎么與基本數(shù)據(jù)類型的賦值操作（int i=1）很像呀?

????? 在開始解釋這些問題之前，我們先引入一些必要的知識:

★ Java class文件結(jié)構(gòu) 和常量池
????? 我們都知道，Java程序要運行，首先需要編譯器將源代碼文件編譯成字節(jié)碼文件(也就是.class文件)。然后在由JVM解釋執(zhí)行。
????? class文件是8位字節(jié)的 二進制流 。這些二進制流的涵義由一些 緊湊的有意義的項 組成。比如class字節(jié)流中最開始的4個字節(jié)組成的項叫做 魔數(shù) (magic)，其意義在于分辨class文件(值為0xCAFEBABE)與非class文件。class字節(jié)流大致結(jié)構(gòu)如下圖左側(cè)。

??????????????? ? ? ? ? ? ?? ??

????? 其中，在class文件中有一個非常重要的項—— 常量池 。這個常量池專門放置源代碼中的符號信息(并且不同的符號信息放置在不同標志的常量表中)。如上圖右側(cè)是HelloWorld代碼中的常量表（HelloWorld代碼如下），其中有四個不同類型的常量表(四個不同的常量池入口)。 關(guān)于常量池的具體細節(jié)，請參照我的博客《 Class文件內(nèi)容及常量池 》

    public class HelloWorld{
	void hello(){
		System.out.println("Hello world");
	}
}
  

????? 通過上圖可見，代碼中的"Hello world"字符串字面值被編譯之后，可以清楚的看到存放在了class常量池中的字符串常量表中(上圖右側(cè)紅框區(qū)域)。

?

★ JVM運行class文件

????? 源代碼編譯成class文件之后，JVM就要運行這個class文件。它首先會用類裝載器加載進class文件。然后需要創(chuàng)建許多內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放class文件中的字節(jié)數(shù)據(jù)。比如class文件對應(yīng)的類信息數(shù)據(jù)、常量池結(jié)構(gòu)、方法中的二進制指令序列、類方法與字段的描述信息等等。當(dāng)然，在運行的時候，還需要為方法創(chuàng)建棧幀等。這么多的內(nèi)存結(jié)構(gòu)當(dāng)然需要管理，JVM會把這些東西都組織到幾個“ 運行時數(shù)據(jù)區(qū) ”中。這里面就有我們經(jīng)常說的“ 方法區(qū) ”、“ 堆 ”、“ Java棧 ”等。 詳細請參見我的博客《 Java 虛擬機體系結(jié)構(gòu) 》 。

?

????? 上面我們提到了， 在Java源代碼中的每一個字面值字符串，都會在編譯成class文件階段，形成標志號 為8(CONSTANT_String_info)的常量表 。 當(dāng)JVM加載 class文件的時候，會為對應(yīng)的常量池建立一個內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并存放在方法區(qū)中。同時JVM會自動為CONSTANT_String_info常量表中 的字符串常量字面值 在堆中 創(chuàng)建 新的String對象(intern字符串 對象 ，又叫拘留字符串對象)。然后把CONSTANT_String_info常量表的入口地址轉(zhuǎn)變成這個堆中String對象的直接地址(常量池解 析)。?

?

????? 這里很關(guān)鍵的就是這個 拘留字符串對象 。 源代碼中所有相同字面值的字符串常量只可能建立唯一一個拘留字符串對象。 實際上JVM是通過一個記錄了拘留字符串引用的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來維持這一特性的。在Java程序中，可以調(diào)用String的intern()方法來使得一個常規(guī)字符串對象成為拘留字符串對象。我們會在后面介紹這個方法的。

?

★ 操作碼助憶符指令
? ? ? 有了上面闡述的兩個知識前提，下面我們將根據(jù)二進制指令來區(qū)別兩種字符串對象的創(chuàng)建方式： ?

????? (1) String s=new String("Hello world");編譯成class文件后的指令(在myeclipse中查看):

    0  new java.lang.String [15]  //在堆中分配一個String類對象的空間，并將該對象的地址堆入操作數(shù)棧。
3  dup //復(fù)制操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)，并壓入操作數(shù)棧。該指令使得操作數(shù)棧中有兩個String對象的引用值。
4  ldc <String "Hello world"> [17] //將常量池中的字符串常量"Hello world"指向的堆中拘留String對象的地址壓入操作數(shù)棧
6  invokespecial java.lang.String(java.lang.String) [19] //調(diào)用String的初始化方法，彈出操作數(shù)棧棧頂?shù)膬蓚€對象地址，用拘留String對象的值初始化new指令創(chuàng)建的String對象，然后將這個對象的引用壓入操作數(shù)棧
9  astore_1 [s] // 彈出操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)存放在局部變量區(qū)的第一個位置上。此時存放的是new指令創(chuàng)建出的，已經(jīng)被初始化的String對象的地址。

  

????? 事實上，在運行這段指令之前， JVM就已經(jīng)為"Hello world"在堆中創(chuàng)建了一個拘留字符串( 值得注意的是：如果源程序中還有一個"Hello world"字符串常量，那么他們都對應(yīng)了同一個堆中的拘留字符串)。然后用這個拘留字符串的值來初始化堆中用new指令創(chuàng)建出來的新的String對象，局部變量s實際上存儲的是new出來的堆對象地址。 大家注意了，此時在JVM管理的堆中，有兩個相同字符串值的String對象：一個是拘留字符串對象，一個是new新建的字符串對象。如果還有一條創(chuàng)建語句String s1=new String("Hello world")；堆中有幾個值為"Hello world"的字符串呢? 答案是3個，大家好好想想為什么吧！

?

????? (2)將String s="Hello world";編譯成class文件后的指令:

    0  ldc <String "Hello world"> [15]//將常量池中的字符串常量"Hello world"指向的堆中拘留String對象的地址壓入操作數(shù)棧
2  astore_1 [str] // 彈出操作數(shù)棧頂數(shù)據(jù)存放在局部變量區(qū)的第一個位置上。此時存放的是拘留字符串對象在堆中的地址

  

????? 和上面的創(chuàng)建指令有很大的不同， 局部變量s存儲的是早已創(chuàng)建好的拘留字符串的堆地址。 大家好好想想，如果還有一條穿件語句String s1="Hello word"；此時堆中有幾個值為"Hello world"的字符串呢?答案是1個。那么局部變量s與s1存儲的地址是否相同呢？? 呵呵, 這個你應(yīng)該知道了吧。

?

?

★ 鏡頭總結(jié)： String類型脫光了其實也很普通。真正讓她神秘的原因就在于 CONSTANT_String_info常量表 和 拘留字符串對象 的存在。現(xiàn)在我們可以解決江湖上的許多紛爭了。

? 【 紛爭1】關(guān)于字符串相等關(guān)系的爭論

    //代碼1
String sa=new String("Hello world");          
String sb=new String("Hello world");    
System.out.println(sa==sb);  // false     
//代碼2  
String sc="Hello world";  
String sd="Hello world";
System.out.println(sc==sd);  // true 
  

?????? 代碼1中局部變量sa,sb中存儲的是JVM在堆中new出來的兩個String對象的內(nèi)存地址。雖然這兩個String對象的值(char[]存放的字符序列)都是"Hello world"。 因此"=="比較的是兩個不同的堆地址。 代碼2中局部變量sc,sd中存儲的也是地址，但卻都是常量池中"Hello world"指向的堆的唯一的那個拘留字符串對象的地址 。自然相等了。

? 【紛爭2】 字符串“+”操作的內(nèi)幕

    //代碼1
String sa = "ab";                                        
String sb = "cd";                                     
String sab=sa+sb;                                    
String s="abcd";
System.out.println(sab==s); // false
//代碼2
String sc="ab"+"cd";
String sd="abcd";
System.out.println(sc==sd); //true
  

?????? 代碼1中局部變量sa,sb存儲的是堆中兩個拘留字符串對象的地址。 而當(dāng)執(zhí)行sa+sb時，JVM首先會在堆中創(chuàng)建一個StringBuilder類，同時用sa指向的拘留字符串對象完成初始化，然后調(diào)用append方法完成對sb所指向的拘留字符串的合并操作，接著調(diào)用StringBuilder的toString()方法在堆中創(chuàng)建一個String對象，最后將剛生成的String對象的堆地址存放在局部變量sab中。而局部變量s存儲的是常量池中"abcd"所對應(yīng)的拘留字符串對象的地址。 sab與s地址當(dāng)然不一樣了。這里要注意了，代碼1的堆中實際上有五個字符串對象：三個拘留字符串對象、一個String對象和一個StringBuilder對象。
????? 代碼2中"ab"+"cd"會直接在編譯期就合并成常量"abcd"， 因此相同字面值常量"abcd"所對應(yīng)的是同一個拘留字符串對象，自然地址也就相同。

?

?

?

?

【鏡頭二】? String三姐妹(String,StringBuffer,StringBuilder)
??????? String扒的差不多了。但他還有兩個妹妹StringBuffer,StringBuilder長的也不錯哦！我們也要下手了：
? ?? ?????????????????????? String(大姐，出生于JDK1.0時代)????????? 不可變字符序列
??? ?????????????????????? StringBuffer(二姐，出生于JDK1.0時代)??? 線程安全的可變字符序列
??? ?????????????????????? StringBuilder(小妹，出生于JDK1.5時代)?? 非線程安全的可變字符序列

    //String 
public final class String
{
        private final char value[];

         public String(String original) {
              // 把原字符串original切分成字符數(shù)組并賦給value[];
         }
}

//StringBuffer 
public final class StringBuffer extends AbstractStringBuilder
{
         char value[]; //繼承了父類AbstractStringBuilder中的value[]
         public StringBuffer(String str) {
                 super(str.length() + 16); //繼承父類的構(gòu)造器，并創(chuàng)建一個大小為str.length()+16的value[]數(shù)組
                 append(str); //將str切分成字符序列并加入到value[]中
        }
}
  

    //測試代碼
public class RunTime{
    public static void main(String[] args){
           ● 測試代碼位置1
          long beginTime=System.currentTimeMillis();
          for(int i=0;i<10000;i++){
                 ● 測試代碼位置2
          }
          long endTime=System.currentTimeMillis();
          System.out.println(endTime-beginTime);   
    }
}