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今天，我们聊一聊 Java中的 String 类，String 对象是 Java 中使用最频繁的对象之一，然而你真的了解 String 吗？很多时候，越是简单的东西，往往越是复杂（最近打算死磕一下 String ）。

在 Java 的笔试基础题中，估计 String 的出场率是最高的，让我们先来看看几个经典的面试题：

相信大家大家都已经看到运行结果，但是，为什么运行结果是这样，你能回答最后一个问题吗？

在回答为什么之前，让我们先准备复习一些基础知识吧。从上面的代码，总结字符串创建的方式主要有如下几种：

String str = "string"，通过字符串常量的方式

String str = "string" + "string"，通过字符串常量+的方式

String str = str1 + str2，通过字符串变量+的方式

String str = new String("string")，String 构造函数的方式

String str = “string".intern()，将字符串添加到常量池的方式

关于 equals 和 ==

1、对于==，如果作用于基本数据类型的变量（byte, short, char, int, long, float, double, boolean ），则直接比较其存储的"值"是否相等；如果作用于引用类型的变量（String），则比较的是所指向的对象的地址（即是否指向同一个对象）。

2、equals 方法是基类 Object 中的方法，因此对于所有的继承于 Object 的类都会有该方法。在 Object 类中，equals 方法是用来比较两个对象的引用是否相等。

3、对于 equals 方法，注意：equals 方法不能作用于基本数据类型的变量。如果没有对 equals 方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址。

关于 java 虚拟机对内存分配

我们先来看看java 虚拟机对内存分配，主要包括了 Java 栈内存、Java 堆内存、方法区以及常量池：

1、java栈内存：每个Java虚拟机线程都有自己的Java虚拟机栈，Java虚拟机栈用来存放栈帧，每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

2、java堆内存：在虚拟机启动时创建，此内存区域主要是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。

3、方法区：在虚拟机启动的时候被创建，存储每一个类的结构信息，例如运行时常量池、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容、还包括在类、实例、接口初始化时用到的特殊方法。

4、常量池：常量池是方法区的一部分，用来存储字面常量、使用final修饰的变量以及符号引用。

备注：Java中的常量池实际上分为两种形态

静态常量池：即 *.class 文件中的常量池，class 文件中的常量池不仅仅包含字符串(数字)字面量，还包含类、方法的信息，占用 class 文件绝大部分空间。

运行时常量池：则是 jvm 虚拟机在完成类装载操作后，将 class 文件中的常量池载入到内存中，并保存在方法区中，我们常说的常量池，就是指方法区中的运行时常量池。

关于 Java 编译器对 String 的优化

String 对象是使用最频繁的对象之一，对它的优化一直没有停止过，包括编译阶段。字符串，我们经常用“+”连接，针对这种情况，编译器是可以进行优化的，“+”连接形式创建字符串分两种情况：

1、使用常量的字符串连接创建是也是常量，编译期就能确定了，直接入字符串常量池，比如 String str1 = "ab" + "cd"， "ab" 和 "cd" 都是常量，编译器优化后的代码为：String str1 = "abcd"。（注意：final 修饰的变量如果是常量，可以认为等同于字面量）

2、使用“+”连接字符串中含有变量时，这种情况在运行期才能确定。

Intern 方法

intern 方法是一个 native 方法，intern 方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，如果存在，就直接返回当前字符串；如果不存在就会将当前字符串放入常量池中，之后再返回。

结果分析

通过上述基础，我相信你已经知道了部分为什么了？但我们还是一一进行分析下吧，最好的方式就是阅读源码，让我们从源码入手吧：

从源码中我们可以看到 String 类是被定义为 final 的，这就意味着 String 类是不可以被继承的（这里又产生一个问题，为什么 String 要被设计成 final 呢？）。

可以看到，value[] 是存储 String 的内容的，即当使用 String str = "abc" 的时候，本质上 "abc" 是存储在一个 char 类型的数组中的。

而 hash 是 String 实例化的 hashcode 的一个缓存。因为 String 经常被用于比较，比如在 HashMap 中。如果每次进行比较都重新计算 hashcode的值的话，那无疑是比较麻烦的，而保存一个 hashcode 的缓存无疑能优化这样的操作。

我们知道了 String 内部其实是通过 char[] 实现的，我们可以轻易发现 equals()，isEmpty()，charAt() 这些方法其实就是在内部调用数组的方法。equals 方法其实就是比较两个 char[] 数组，所以就很好的解释了场景2的 s3.equals(s4) 结果为什么是 true。

貌似上述的分析也只是解释了 s3.equals(s4)，还有那么多的其它代码呢？莫慌，前面基础介绍了常量池，一般来说，字符串的分配和其他对象分配一样，是需要消耗时间和空间的，而且字符串使用的非常多。

JVM 为了提高性能和减少内存的开销，在实例化字符串的时候进行了一些优化：使用字符串常量池。每当创建字符串常量时，JVM 会首先检查字符串常量池，如果该字符串已经存在常量池中，那么就直接返回常量池中的实例引用。如果字符串不存在常量池中，就会实例化该字符串并且将其放到常量池中。由于 String 字符串的不可变性，常量池中一定不存在两个相同的字符串。

常量池中不存在两个相同的对象，所以 s1 和 s2 都是指向 JVM 字符串常量池中的 "abc" 对象。new 关键字一定会产生一个对象，并且这个对象存储在堆中。所以 String s3 = new String("abc") 和 String s4 = new String("abc")，抛开常量池的 "abc" 来讲，产生了两个对象，如下图。

在 java 中 == 比较的是引用地址，所以这就介绍了场景1 s1 == s2 为什么是 true，而场景2 s1 == s3 和 s3 == s4 为什么是 false。

场景3 String str1 = "ab" + "cd"，前面编译器优化介绍了确定值可以进行优化，编译器会优化成 String str1 = “abcd”，指向了常量池，所以 str1 == str11 结果为 true。同理，场景7 变量 str51 用了final 修饰，在编译器就可以确定值，因此也可以合并优化成 String str42 = "ab"，故 str52 = str53 结果为 true。

场景4 String str33 = str31 + str32 中的 str31 和 str32 需要在运行时才能确定值，而编译器为了减少对象生成，也会进行优化，将其优化成 String str33 = new StringBuilder().append( str31)).append(str32).toString()，StringBuilder 的 toString 我们可以发现其实就是 new String() 对象，所以 str33 = str34 结果为 false，场景5也是类似情况。

场景6 String str44 = str42.intern()，前面介绍过 intern 方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，如果存在，就直接返回当前字符串；如果不存在就会将当前字符串放入常量池中，之后再返回。而 str42 执行了intern() 操作，将字符串放入常量池后并返回了常量池的句柄，所以 str44 == str43 的结果为 true，如下图：

为了更好的理解，看下源码和字节码的对比图：

那么你现在能回答最后一个问题了吗？String s3 = new String("abc") 你知道生成了几个对象吗？

答：常量池有 abc 字段是1个，常量池没有 "abc" 字段则是2个，是不是很简单。

那么问题又来了，为什么 String 要被设计成 final 呢？大家可以先思考下，咱们下篇继续分析。