深入理解Java：String
在讲解String之前，我们先了解一下Java的内存结构。
StringBuffer 与 StringBuilder 中的方法和功能完全是等价的，只是StringBuffer 中的方法大都采用了 synchronized 关键字进行修饰，因此是线程安全的，而 StringBuilder 没有这个修饰，可以被认为是线程不安全的。
一、常量池模型
虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集合，包括直接常量（string,integer和 floating point常量）和对其他类型，字段和方法的符号引用。
对于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的， 对于String类型，有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值，注意：该表只存储文字字符串值，不存储符号引用。
在jdk1.7中字符串常量池会储存在方法区中，而不是堆中。常量池中保存着很多String对象; 并且可以被共享使用，因此它提高了效率;
在jdk1.8中字符串常量池移到了heap区，看一下代码：
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
String str = String.valueOf(i).intern();
list.add(str);
}
System.out.println("END...");
}
执行之前，设置一下最大堆的大小
执行把堆设置小些，出现如下错误：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.lang.Integer.toString(Integer.java:401)
at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
at com.java8.demo.thread.ConditionDemo.main(ConditionDemo.java:15)
二、案例解析
public static void main(String[] args) {
/**
* 情景一：字符串池
* JAVA虚拟机(JVM)中存在着一个字符串池，其中保存着很多String对象;
* 并且可以被共享使用，因此它提高了效率。
* 由于String类是final的，它的值一经创建就不可改变。
* 字符串池由String类维护，我们可以调用intern()方法来访问字符串池。
*/
String s1 = "abc"; //在字符串池创建了一个对象
String s2 = "abc"; //字符串pool已经存在对象“abc”(共享),所以创建0个对象，累计创建一个对象
System.out.println("s1 == s2 : "+(s1==s2)); //true 指向同一个对象，
System.out.println("s1.equals(s2) : " + (s1.equals(s2))); //true 值相等
/**
* 情景二：关于new String("")
*/
String s3 = new String("abc");
//↑ 创建了两个对象，一个存放在字符串池中，一个存在与堆区中；
//↑ 还有一个对象引用s3存放在栈中
String s4 = new String("abc"); //字符串池中已经存在“abc”对象，所以只在堆中创建了一个对象
System.out.println("s3 == s4 : "+(s3==s4)); //false s3和s4栈区的地址不同，指向堆区的不同地址；
System.out.println("s3.equals(s4) : "+(s3.equals(s4))); //true s3和s4的值相同
System.out.println("s1 == s3 : "+(s1==s3)); //false 存放的地区多不同，一个栈区，一个堆区
System.out.println("s1.equals(s3) : "+(s1.equals(s3)));//true 值相同
/**
* 情景三：
* 由于常量的值在编译的时候就被确定(优化)了。
* 在这里，"ab"和"cd"都是常量，因此变量str3的值在编译时就可以确定。
* 这行代码编译后的效果等同于： String str3 = "abcd";
*/
String str1 = "ab" + "cd"; //1个对象
String str11 = "abcd";
System.out.println("str1 = str11 : "+ (str1 == str11));
//↑------------------------------------------------------over
/**
* 情景四：
* 局部变量str2,str3存储的是存储两个拘留字符串对象(intern字符串对象)的地址。
*
* 第三行代码原理(str2+str3)：
* 运行期JVM首先会在堆中创建一个StringBuilder类，
* 同时用str2指向的拘留字符串对象完成初始化，
* 然后调用append方法完成对str3所指向的拘留字符串的合并，
* 接着调用StringBuilder的toString()方法在堆中创建一个String对象，
* 最后将刚生成的String对象的堆地址存放在局部变量str3中。
*
* 而str5存储的是字符串池中"abcd"所对应的拘留字符串对象的地址。
* str4与str5地址当然不一样了。
*
* 内存中实际上有五个字符串对象：
* 三个拘留字符串对象、一个String对象和一个StringBuilder对象。
*/
String str2 = "ab"; //1个对象
String str3 = "cd"; //1个对象
String str4 = str2+str3;
String str5 = "abcd";
System.out.println("str4 = str5 : " + (str4==str5)); // false
/**
* 情景五：
* JAVA编译器对string + 基本类型/常量 是当成常量表达式直接求值来优化的。
* 运行期的两个string相加，会产生新的对象的，存储在堆(heap)中
*/
String str6 = "b";
String str7 = "a" + str6;
String str67 = "ab";
System.out.println("str7 = str67 : "+ (str7 == str67)); //str6为变量，在运行期才会被解析。
final String str8 = "b";
String str9 = "a" + str8;
String str89 = "ab";
System.out.println("str9 = str89 : "+ (str9 == str89)); //str8为常量变量，编译期会被优化
}
不管是new String("XXX")和直接常量赋值, 都会在字符串常量池创建.只是new String("XXX")方式会在堆中创建一个中转站去指向常量池的对象, 而常量赋值的变量直接赋值给变量
当使用了变量字符串的拼接(+, sb.append)都只会在堆区创建该字符串对象, 并不会在常量池创建新生成的字符串
1.String类初始化后是不可变的(immutable)
（1）复用对象，节约内存
针对大量重复对象的场景，可以采用享元模式，将对象设计为享元，重复对象在内存中只保留一份实例，减少内存中对象的数量。享元模式通过复用对象来达到节约内存的目的，前提是对象是不可变的。
Java通过字符串常量池的方式来实现String的享元模式，当创建一个String时，如果这个值已存在，可以通过复用对象的方式来避免重复创建。
（2）线程安全与执行效率
如果String是不可变的，天然就可以保证线程安全，反之，则需通过加锁这类操作来保证线程安全，这无疑会影响String对象的操作性能。
将String设计为不可变的，也可以提升对象拷贝的效率，无需拷贝对象本身，直接引用原有对象地址即可。
String的实例一旦生成就不会再改变了，比如下面一个语句：
String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4个字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在内存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的”不可变”产生了很多临时变量，这也就是为什么建议用StringBuffer的原 因了，因为StringBuffer是可改变的。
String中的final用法和理解
final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
final StringBuffer b = new StringBuffer("222");
a=b;//此句编译不通过 final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
a.append("222");// 编译通过
可见，final只对引用的"值"(即内存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那个对象，改变它的指向会导致编译期错误。至于它所指向的对象的变化，final是不负责的。
2.代码中的字符串常量在编译的过程中收集并放在class文件的常量区中，如"123"、"123"+"456"等，含有变量的表达式不会收录，如"123"+a。
3.JVM在加载类的时候，根据常量区中的字符串生成常量池，每个字符序列如"123"会生成一个实例放在常量池里，这个实例是不在堆里的，也不会被GC，这个实例的value属性从源码的构造函数看应该是用new创建数组置入123的，所以按我的理解此时value存放的字符数组地址是在堆里。
2.使用String不一定创建对象
在执行到双引号包含字符串的语句时，如String a = "123"，JVM会先到常量池里查找，如果有的话返回常量池里的这个实例的引用，否则的话创建一个新实例并置入常量池里。如果是 String a = "123" + b (假设b是"456")，前半部分"123"还是走常量池的路线，但是这个+操作符其实是转换成[SringBuffer].Appad()来实现的，所以最终a得到是一个新的实例引用，而且a的value存放的是一个新申请的字符数组内存空间的地址(存放着"123456")，而此时"123456"在常量池中是未必存在的。
要注意: 我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象
3.使用new String，一定创建对象
在执行String a = new String("123")的时候，首先走常量池的路线取到一个实例的引用，然后在堆上创建一个新的String实例，走以下构造函数给value属性赋值，然后把实例引用赋值给a：
public String(String original) {
int size = original.count;
char[] originalValue = original.value;
char[] v;
if (originalValue.length > size) {
// The array representing the String is bigger than the new
// String itself. Perhaps this constructor is being called
// in order to trim the baggage, so make a copy of the array.
int off = original.offset;
v = Arrays.copyOfRange(originalValue, off, off+size);
} else {
// The array representing the String is the same
// size as the String, so no point in making a copy.
v = originalValue;
}
this.offset = 0;
this.count = size;
this.value = v;
}
从中我们可以看到，虽然是新创建了一个String的实例，但是value是等于常量池中的实例的value，即是说没有new一个新的字符数组来存放"123"。
如果是String a = new String("123"+b)的情况，首先看回第4点，"123"+b得到一个实例后，再按上面的构造函数执行。
4.String.intern()
String对象的实例调用intern方法后，可以让JVM检查常量池，如果没有实例的value属性对应的字符串序列比如"123"(注意是检查字符串序列而不是检查实例本身)，就将本实例放入常量池，如果有当前实例的value属性对应的字符串序列"123"在常量池中存在，则返回常量池中"123"对应的实例的引用而不是当前实例的引用，即使当前实例的value也是"123"。
想看一个例子(环境jdk1.7)：
String str1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();
System.out.println(str1.intern() == str1);
String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();
System.out.println(str2.intern() == str2);
输出：
true
false
jdk1.7中，intern()方法只是会把首次遇到的字符串实例的引用添加到常量池中（没有复制），并返回原来的引用。str1返回true是引用他们指向的都是str1对象(堆中)（池中不存在，返回原引用），
而str2返回false是因为池中已经存在"java"了(java是关键词)，所以返回的池的对象，因此不相等。
StringBuffer与StringBuilder的区别，它们的应用场景是什么？
JDK的实现中StringBuffer与StringBuilder都继承自AbstractStringBuilder，对于多线程的安全与非安全看到StringBuffer中方法前面的一堆synchronized就大概了解了。
public class Buffer { public static void main(String[] args) { String s1 = "aaaaa"; String s2 = "bbbbb"; String r = null; int i = 3694; r = s1 + i + s2; for(int j=0;i<10;j++){ r+="23124"; } } }
使用命令 javap -c Buffer 查看其字节码实现：
浙公网安备 33010602011771号