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揭秘:Java字符串对象的内存分布原理

先来看看下面寄到关于String的真实面试题,看看你废不废?

在这里插入图片描述

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
String str3 = new String("Hello");
String str4 = new String("Hello");System.out.println(str1 == str2); // true or false?
System.out.println(str1.equals(str2)); // true or false?
System.out.println(str1 == str3); // true or false?
System.out.println(str1.equals(str3)); // true or false?
System.out.println(str3 == str4); // true or false?

如果要正确回答上面几个面试题,不深入理解String类型的内存原理是不行的,本篇的唯一目的就是言简意赅、深入浅出的梳理String类型的底层原理。

一,字符串存储的内存原理

1,字面量声明字符串对象

String name = "Java";

如上,以字面量声明的字符串String对象存储在堆内存中,而其内容(字符数组)则保存在字符串常量池中(从JDK 7开始,字符串常量池被移到了堆中)。

在这里插入图片描述

结合上图,对于代码String name = "Java";,创建的字符串对象的内存分布如下:

  • String是引用类型,所以变量name存储的是字符串对象的地址值0xefd,指向常量池某一条记录,如箭头①
  • ②常量池是HashTable,存储的是字符串对象的地址,如箭头②
  • ③String内部使用一个名为valuebyte数组存储字符串的,显然变量value是引用类型,所以其值也是地址,指向一个byte数组对象,如上图箭头③
    在这里插入图片描述

那么问题来了,两个字面量相等的变量的内存分布是怎样的呢?

String name = "Java";
String name2 = "Java";

在这里插入图片描述

当创建一个String时,如果该字符串已经存在于常量池中,则直接引用该字符串;否则,会在常量池中创建一个新的字符串实例,并返回对该实例的引用。

所以,如上图所示,因为这两个变量都是以字面量声明的,且字符串值都是“Java”,所以变量namename2会指向同一个地址。

2,构造函数声明字符串对象

String name = new String("Java");

如上,当以构造函数声明字符串对象时,与字面量最大的不同是,创建的字符串对象不会保存在字符串常量池中,字符串String对象存储在堆内存中,其内存分布如下图所示:

在这里插入图片描述

类似的问题,创建两个值一样的对象,其内存是怎么分布的呢?

String name = new String("Java");
String name2 = new String("Java");

对于上面代码,如下图所示,会创建两个完全不同的字符串对象。
在这里插入图片描述
从上面可以看出,用字面量声明对象,字符串相同时,可以复用字符串对象,有更高的内存利用率。所以,最佳实践是使用字面量声明字符串对象。

二,面试题分析

对于文章开头的面试题:

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
String str3 = new String("Hello");
String str4 = new String("Hello");System.out.println(str1 == str2); // true or false?
System.out.println(str1.equals(str2)); // true or false?
System.out.println(str1 == str3); // true or false?
System.out.println(str1.equals(str3)); // true or false?
System.out.println(str3 == str4); // true or false?

对象str1和str2是通过字面量创建的,这两个变量在字符串常量池的作用下,指向同一个字符串对象,所以:

System.out.println(str1 == str2); 
System.out.println(str1.equals(str2)); 

结果都是true

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这里需要知道运算符 == 和 函数equals的区别:

  • 运算符 ==比较的是两个对象在内存中地址,即栈中变量存储的值
  • 函数equals会把内存中的字符串值取出来比较是否相同,如上例,比较的是字符串"Java"和"Java"是否相同

变量str3是通过构造函数创建的,所以不会通过常量池复用已经创建的对象,所以两个变量指向不同地址的对象,用运算符==比较的结果是false;但两个对象存储的字符串内容是相同的,用equals比较的结果是true

System.out.println(str1 == str3);
System.out.println(str1.equals(str3)); 

在这里插入图片描述

System.out.println(str3 == str4); 
System.out.println(str3.equals(str4)); 

因为对象str3和str4都是通过构造函数创建的,根据前面的分析,会创建两个不同的对象,所以,用运算符==比较的结果是false;但两个对象存储的字符串内容是相同的,用equals比较的结果是true
在这里插入图片描述

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