流程圖詳解 new String("abc") 創(chuàng)建了幾個(gè)字符串對(duì)象

前言

這道題是我之前的面試題文章《Java 基礎(chǔ)高頻面試題（2021年最新版）》里的第10題，今天通過(guò)字節(jié)碼和流程圖來(lái)跟大家詳解一下完整的執(zhí)行過(guò)程。

同時(shí)也會(huì)涉及一些字符串常量池的相關(guān)知識(shí)，這塊內(nèi)容網(wǎng)上現(xiàn)在的說(shuō)法有太多錯(cuò)誤了。

本文內(nèi)容有視頻版本，喜歡看視頻的同學(xué)可以直接通過(guò)下面的二維碼觀看。如果你對(duì)文章的內(nèi)容有疑惑，可以先看視頻的對(duì)應(yīng)內(nèi)容，視頻可能講的會(huì)更細(xì)一點(diǎn)。

答案

首先直接說(shuō)答案，一個(gè)比較合理的答案是：一個(gè)或者兩個(gè)字符串對(duì)象，通常這個(gè)也是面試官想要聽(tīng)到的答案。

首先，new string 這邊由于 new 關(guān)鍵字，所以這邊肯定會(huì)在堆中新建一個(gè)字符串對(duì)象。

其次，如果字符串常量池中不存在 jionghui（equals比較）這個(gè)字符串，則會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象。

注意：這邊說(shuō)的在字符串常量池創(chuàng)建對(duì)象，最終對(duì)象還是在堆中創(chuàng)建，字符串常量池只放引用。

例子1：String?str1?=?new?String("jionghui")?

本例子按照字符串常量池中不存在 jionghui 字符串來(lái)說(shuō)。

該代碼編譯后其字節(jié)碼如下：

 0 new #2 String> 3 dup 4 ldc #3  6 invokespecial #4 String. : (Ljava/lang/String;)V>?9?astore_110?return

接下來(lái)我們解釋下這些字節(jié)碼

1）#2、#3、#4

字節(jié)碼中這些帶 # 號(hào)的數(shù)字，是我們常量池里面的符號(hào)引用，這些符號(hào)引用會(huì)在類(lèi)加載的解析階段被解析為直接引用，直接引用可以理解為就是對(duì)象在內(nèi)存中的地址。

這些符號(hào)引用對(duì)應(yīng)的內(nèi)容在后面已經(jīng)給你列出來(lái)了。

#2 這邊對(duì)應(yīng)的是 java.lang.String 的 Class 類(lèi)

#3 對(duì)應(yīng)的 jionghui 字符串

#4 對(duì)應(yīng)的 String 的初始化方法

2）new

new 關(guān)鍵字就是新建對(duì)象的意思，這邊相當(dāng)于會(huì)新建一個(gè) String 對(duì)象，但是此時(shí)還未初始化，是一個(gè)空對(duì)象。同時(shí)，這個(gè)字節(jié)碼會(huì)將創(chuàng)建的對(duì)象的引用存放到操作數(shù)棧的棧頂。

執(zhí)行完該指令后的結(jié)構(gòu)：

3）dup

復(fù)制的意思，這邊就是復(fù)制一份棧頂?shù)脑亍?/span>

這邊在棧頂復(fù)制一個(gè) String 的引用是因?yàn)楹罄m(xù)調(diào)用 String 的初始化方法會(huì)消耗掉棧里的一個(gè)引用，所以這邊提前復(fù)制一份出來(lái)，最后才有引用可以賦值給局部變量表的str1。

執(zhí)行完該指令后的結(jié)構(gòu)：

4）ldc

將int、float或String型常量值從常量池中推送至棧頂，這個(gè)地方 ldc 指令會(huì)附帶另外一個(gè)功能：觸發(fā)符號(hào)引用解析為直接引用。

我們上文說(shuō)過(guò)符號(hào)引用會(huì)在解析階段被解析成直接引用，但是有一些特例。字符串對(duì)象就是一個(gè)特例，字符串對(duì)象不會(huì)在解析階段就將符號(hào)引用解析成直接引用，而是等到某個(gè)“合適的時(shí)機(jī)”才去解析，這邊的 ldc 就是這個(gè)時(shí)機(jī)。

PS：下面的例子5會(huì)驗(yàn)證這個(gè)說(shuō)法。

因此 ldc 在這邊會(huì)做兩件事：

1、判斷符號(hào)引用是否已經(jīng)解析成了直接引用，如果沒(méi)有，則會(huì)進(jìn)行解析：判斷 jionghui 字符串是否已經(jīng)在字符串常量池存在，如果存在則將符號(hào)引用解析成字符串常量池的引用；如果不存在，則會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建一個(gè)jionghui 字符串對(duì)象，然后同樣將符號(hào)引用解析成字符串常量池的引用。

2、將對(duì)應(yīng)的字符串常量池推送到棧頂。

執(zhí)行完該指令后的結(jié)構(gòu)：

5）invokespecial

調(diào)用超類(lèi)構(gòu)造方法，實(shí)例初始化方法，私有方法。

在這邊用于調(diào)用 String 的初始化方法，我們上面通過(guò) new 關(guān)鍵詞創(chuàng)建的是個(gè)空對(duì)象，還未進(jìn)行初始化。

這邊初始化會(huì)使用到我們棧頂?shù)膬蓚€(gè)元素，一個(gè)元素指向我們要初始化的對(duì)象，另一個(gè)元素指向我們初始化使用的參數(shù)。

這邊初始化完畢后，這個(gè)空字符串對(duì)象會(huì)被初始化成 jionghui 字符串對(duì)象。

執(zhí)行完該指令后的結(jié)構(gòu)：

6）astore_1

將棧頂引用元素存到指定本地變量。

這邊最后將棧頂?shù)倪@個(gè)引用存放到本地變量表找那個(gè)的 str1 變量。

執(zhí)行完該指令后的結(jié)構(gòu)：

執(zhí)行完畢后，最終如上圖所示。可以看到最終就是創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)是是通過(guò)new string 創(chuàng)建出來(lái)的這個(gè)對(duì)象，它的引用被復(fù)賦值給 str1，另外一個(gè)是在常量池里創(chuàng)建的字符串對(duì)象。

例子2：String str2 = "jionghui"

這個(gè)例子就是例子1的簡(jiǎn)版，去掉了 new String 的過(guò)程，其他基本一樣。

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

例子3：String str3 = "jiong" + "hui";

該例子在編譯后，這2個(gè)字符串會(huì)被自動(dòng)合并成 jionghui，所以最終跟例子2完全一樣，編譯后的字節(jié)碼都是完全一樣的。

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

例子4：String str4 = new String("jiong") + "hui"

核心流程如下：

1）雙引號(hào)修飾的字面量?jiong 和 hui 分別會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建字符串對(duì)象

2）new String 關(guān)鍵字會(huì)再創(chuàng)建一個(gè) jiong 字符串對(duì)象

3）最后這個(gè)字符串拼接，這個(gè)地方不看字節(jié)碼的話很難看出究竟是怎么拼接的，通過(guò)字節(jié)碼一下子就看出來(lái)了，這邊是通過(guò) StringBuilder 來(lái)進(jìn)行字符串的拼接操作，先創(chuàng)建了一個(gè) StringBuilder，然后 append("jiong")，然后 append("hui")，最后執(zhí)行 toString 返回，這邊 toString 底層是通過(guò) new String 方法返回，所以最終這邊拼接也會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的字符串。

字節(jié)碼如下：用到的命令都是上文提過(guò)的。

 0 new #2  3 dup 4 invokespecial #3  : ()V> 7 new #4 10 dup11 ldc #5 13 invokespecial #6  : (Ljava/lang/String;)V>16 invokevirtual #7 19 ldc #8 21 invokevirtual #7 24 invokevirtual #9 27 astore_128?return

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

例子5：intern 測(cè)試1

String str5 = new String("1") + new String("1");str5.intern();String str6 = "11";System.out.println(str5 == str6);

intern：如果字符串常量池中存在當(dāng)前字符串, 則返回常量池中的字符串引用。否則, 將該字符串放入常量池，然后返回該字符串對(duì)象的引用。

intern 在 JDK6 和 JDK7 及之后的版本有些不同，這邊會(huì)簡(jiǎn)單說(shuō)下不同的地方。

JDK7下的核心流程如下：

1）雙引號(hào)修飾的字面量 1?會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建字符串對(duì)象，這邊有2個(gè)字面量 1，但是只會(huì)創(chuàng)建1次，另一個(gè)直接復(fù)用

2）兩個(gè) new String 創(chuàng)建了2個(gè)字符串對(duì)象?1

3）字符串拼接通過(guò) StringBuilder?創(chuàng)建出1個(gè)新的字符串對(duì)象 11，并將引用賦值給 str5

4）str5 調(diào)用 intern 方法，檢查到字符串常量池還沒(méi)有字符串11，則將字符串對(duì)象放入常量池，此時(shí)字符串常量池中的 11 就是 str5 指向的字符串對(duì)象

5）雙引號(hào)修飾的字面量?11?檢查到字符串常量池中已經(jīng)存在字符串 11，則直接使用字符串常量池中的對(duì)象，所以 str6 被賦值為字符串常量池中的對(duì)象引用，也就是 str5的引用

6）輸出結(jié)果為 true

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

而 JDK6 下的流程有什么不同呢，主要在于 JDK6 版本還存在永久代的概念，字符串常量池指向的字符串對(duì)象在 JDK6 中是在永久代創(chuàng)建的，JDK7才被移動(dòng)到堆中。

所以當(dāng)執(zhí)行 str5.intern 時(shí)，發(fā)現(xiàn)永久代中沒(méi)有字符串11，則會(huì)在永久代創(chuàng)建字符串對(duì)象11，后續(xù)的 str6 也是指向永久代的字符串對(duì)象。所以，此時(shí) str5 和 str6 指向的不同對(duì)象。

因此，JDK6 的輸出結(jié)果為 false。

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

驗(yàn)證字符串對(duì)象在運(yùn)行中在解析符號(hào)引用

這個(gè)例子還能驗(yàn)證我們上面說(shuō)的：字符串的符號(hào)引用在運(yùn)行階段才被解析成直接引用的說(shuō)法。

我們假設(shè)字符串的符號(hào)引用也是在類(lèi)加載的解析階段就解析成直接引用了，那么這個(gè)例子的流程如下（JDK7及之后版本）：

1）解析階段，雙引號(hào)修飾的字面量 1 和 11 會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建字符串對(duì)象

2）兩個(gè) new String 創(chuàng)建了2個(gè)字符串對(duì)象?1

3）字符串拼接通過(guò) StringBuilder?創(chuàng)建出1個(gè)新的字符串對(duì)象 11，并將引用賦值給 str5

4）str5 調(diào)用 intern 方法，檢查到字符串常量池存在字符串11，則不做任何操作

5）str6 被賦值為字符串常量池中的對(duì)象引用，此時(shí) str6 和 str5 指向的是不同的字符串對(duì)象

6）輸出結(jié)果為 false

本例在 JDK7及之后版本的輸出結(jié)果為 true，驗(yàn)證了我們的說(shuō)法。

字符串常量池中的字符串對(duì)象使用懶加載在 JVM 源碼中是有明確注釋的，同時(shí) R 大也在某論壇上說(shuō)過(guò)。

例子6：intern 測(cè)試2

這個(gè)例子就是將例子5的2和3行代碼調(diào)換了下順序，驗(yàn)證一下 intern 方法的返回值。

String str7 = new String("1") + new String("1");String str8 = "11";String str9 = str7.intern();System.out.println(str7 == str8);System.out.println(str8 == str9);

核心流程如下：

1）雙引號(hào)修飾的字面量 1?會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建字符串對(duì)象，這邊有2個(gè)字面量 1，但是只會(huì)創(chuàng)建1次，另一個(gè)直接復(fù)用

2）兩個(gè) new String 創(chuàng)建了2個(gè)字符串對(duì)象?1

3）字符串拼接通過(guò) StringBuilder?創(chuàng)建出1個(gè)新的字符串對(duì)象 11，并將引用賦值給 str7

3）雙引號(hào)修飾的字面量 11 會(huì)在字符串常量池中創(chuàng)建字符串對(duì)象，并將引用賦值給 str8

4）str7 調(diào)用 intern 方法，檢查到字符串常量池存在字符串11，則不做任何操作，同時(shí)返回字符串常量池的引用，并賦值給 str9，也就是 str8 指向的引用

5）輸出結(jié)果為 false 和 true

執(zhí)行結(jié)束的內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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