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Java SE 学习哈希表后对String的讨论

news 2025/11/3 11:32:44

1.发现问题

我们在学习String后，知道它常用的构造方法分别为以下三种：

1.使用常量字符串直接构造，比如：
String s1 = "hello"；
2.通过new String对象构造，比如：
String s2 = new String("hello");
3.使用字符数组构造，比如：
char[] ch = {'h','e','l','l','o'};
String s3 = new String(ch);

不仅如此，我们还知道String的字符串是储存在String类中的一个数组中，并且这个数组是私有的，无法直接对它进行操作，这也就是String的不可变性的由来。知道了String是怎么保存字符串之后，难免会产生一个疑问：String作为Java中经常使用的引用类型，创建String对象时，它是直接通过构造方法创建的，还是有别的方法。

请看下面的代码：

public class Test {public static void main(String[] args) {String s1 = "hello";String s2 = "hello";String s3 = new String("hello");String s4 = new String("hello");System.out.println(s1 == s2);System.out.println(s3 == s4);System.out.println(s1 == s3);}
}//运行结果：
true
false
false

发现：s1和s2引用的是同一个对象，而s3和s4引用的不是同一个对象。为什么会造成这种原因呢？这就不得不引入一个新的概念了——“池”。

2.“池”是什么东西？

“池”（Pool）的核心逻辑就是提前准备好一批常用资源，谁要用就直接拿，用完了还回来，避免反复创建和销毁，就像生活里的 “共享工具站”，它是编程中的一种常见的, 重要的提升效率的方式, 有各种各样的池，比如说： "内存池", "线程池", "数据库连接池" ……

在Java程序中，类似于：1，2，3.14，"hello"等字面类型（指的是在代码中直接写出的、代表固定值的 “字面量”，它是数据的直接表示形式，无需计算或引用其他变量就能确定值）的常量经常频繁使用，为了使程序的运行速度更快、更节省内存，Java为8种基本数据类型和String类都提供了常量池。为了节省存储空间以及程序的运行效率，Java中引入了：

Class文件常量池：每个.Java源文件编译后生成.Class文件中会保存当前类中的字面常量以及符号信息。
运行时常量池：在.Class文件被加载时，.Class文件中的常量池被加载到内存中称为运行时常量池，每个类都有一份运行时常量池。
字符串常量池：String 常量池是 JVM 内存中一块特殊的区域（在 JDK 7 及之后位于堆内存，之前位于方法区），专门用于存储字符串常量（即编译期确定的字符串，如直接写在代码中的"abc"）。

3.关于字符串常量池（StringTable）

在Java的JVM中字符串常量池是StringTable类，这个类实际是一个固定大小的哈希表（HashTable），在不同JDK版本下字符串常量池的位置以及默认大小是不同的，比如说：

JDK版本	字符串常量池位置	大小设置
Java6	(方法区)永久代	固定大小：1009
Java7	堆中	可设置，没有大小限制，默认大小：60013
Java8	堆中	可设置，有范围限制，最小是1009

4.再次探讨创建String对象

开头，我们说Java中String对象的创建使用的构造方法通常有三种，但是它们真的都是构造方法么，其实第一种方式，即使用常量字符串直接构造，这种方式严格意义上不能算做一种构造方法，因为构造方法的调用必须通过 new 关键字触发。现在我们结合字符串常量池来分析一下三种构造方法的底层实现。在开始前。再次明确“池”的核心逻辑：

提前准备好一批常用资源，谁要用就直接拿，用完了还回来，避免反复创建和销毁。

1.使用常量字符串直接构造

当我们通过这种方式创建String对象时，比如说 String s1 = "abc"，此时JVM会先去字符串常量池中查找是否有"abc"这个String对象，如果有，那么令s1直接指向这个已有的对象（不会创建新的String对象）；如果没有，在常量池中创建String对象（"abc"），再让s1引用它（仅创建一次），同时字符串常量池保存这个对象，方便之后复用。

注：在字符串常量池中创建String对象并不依赖于String类的构造方法，它依赖的是JVM的底层操作——直接在常量池区域分配内存并初始化（底层是数组）。同时得益于String的不可变性，使得字符串常量池可以实现“多个引用共用一个对象”！一旦字符串对象存入常量池，其内容就永远不会被修改，因此复用是安全的。画图举例如下：

2.通过new创建String对象

通过new创建String对象，这里主要讨论开头所说的常用方法的两种。

2.1 通过new String对象构造

当我们通过像：String s3 = new String("hello");这样的方式创建String对象时，创建的过程是这样的：JVM会先去字符串常量池查找是否存在“hello”这个String对象，如果没有就在字符串常量池中创建String对象（"hello"），接着获取储存"hello"数组的引用；如果有，就直接获取"hello"数组的引用。接着按照构造方法String(String original)在堆中创建一个String对象，并且令这个String对象的value指向获取的"hello"的数组，这就实现了String对象的创建。

需要注意的是：局部变量s3引用的是堆中新建的String对象，而这个String对象的value指向的是字符串常量池中"hello"String对象的value所指向数组。

具体过程如图所示：

2.2 使用字符数组构造

对于使用字符数组构造的方式来创建String对象的方式，它与上述两种方式有明显的区别，它的具体过程是这样的：调用String(char[] value)构造方法，直接在堆中创建新对象，这个新对象的value指向的是传入数组value的副本，这种方式不主动关联常量池。图示如下：

假设说我们现在通过字符数组创建String对象了，那么也没有办法把这个String对象添加到字符串常量池方便我们以后使用呢？其实是有的！就是intern方法，intern 是一个native方法(Native方法指：底层使用C++实现的，因此看不到其实现的源代码)，该方法的作用是手动将创建的String对象添加到常量池中。像这样使用：

public class Test {public static void main(String[] args) {char[] ch = {'a','b','c'};String s1 = new String(ch);s1.intern();         //将s1这个对象放入字符串常量池中String s2 = "abc";   //创建s2时，发现字符串常量池中有"abc"这个对象，//那么s2直接指向这个对像                                                                                                          System.out.println(s1 == s2);}
}//运行结果：
true

根据运行结果，发现s1与s2引用的是同一个对象，说明s1放入字符串之后，创建s2时，在字符串常量池中查找到"abc"这个对象，那么直接令s2指向这个对象。

5.总结

字符串常量池遵循着“池”的核心逻辑：提前准备好一批常用资源，谁要用就直接拿，用完了还回来，避免反复创建和销毁。当我们创建一个String对象时，JVM会先去字符串常量池查找是否有创建String对象的字符串，如果有，那么直接令String引用指向字符串常量池中的对象或者令String引用的String对象的value字段指向字符串常量池中的对象的value所指向的数组即可；没有再考虑创建新的String对象。简单来说，字符串常量池主要实现了以下关键作用：