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分析一下Java中处理字符串的问题。探讨JVM处理基本数据类型和引用数据类型的机制、String类的equals()方法和intern()方法。
@author:ZJ 06-11-25
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1．Java中的基本数据类型
  Java中有2种基本数据类型：基本数据类型（在Java中，boolean、byte、short、int、long、char、float、double这八种是基本数据类型）、引用类型。其中，引用类型包括类类型（含数组）、接口类型。



2．java中栈（stack）与堆(heap)
  在java中内存分为“栈”和“堆”这两种（Stack and Heap).基本数据类型存储在“栈”中，对象引用类型实际存储在“堆”中，在栈中只是保留了引用内存的地址值。



3．基本数据类型在栈中的存储
  基本类型的定义是通过诸如int a = 3; long b = 255L;的形式来定义的，称为自动变量。值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。如int a = 3; 这里的a是一个指向int 类型的引用，指向3这个字面值。这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面，程序块退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于栈中。
  另外，栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义
int a = 3;
int b = 3;
  编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找有没有字面值为3的地址，没找到，就开辟一个存放3这个字面值的地址， 然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有3这个字面值，便将b直接指向3的地址。这样，就出现了a 与b同时均指向3的情况。
  特别注意的是，这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象，如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反，通过字面值的引用来修改其值，不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例，我们定义完a与b的值后，再令a=4；那么，b不会等于4，还是等于3。在编译器内部，遇到a=4；时，它就会重新搜索栈中是否有 4的字面值，如果没有，重新开辟地址存放4的值；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。



4．关于String str = "abc"的内部工作
  Java内部将此语句转化为以下几个步骤：
①先定义一个名为str的对String类的对象引用变量：String str;
②在栈中查找有没有存放值为"abc"的地址，如果没有，则开辟一个存放字面值为"abc"的地址，接着创建一个新的String类的对象o，并将o 的字符串值指向这个地址，而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象o。如果已经有了值为"abc"的地址，则查找对象o，并返回o的地址。
③将str指向对象o的地址。
  值得注意的是，一般String类中字符串值都是直接存值的。但像String str = "abc"；这种场合下，其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用！
  为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true
  注意，我们这里并不用str1.equals(str2)；的方式，因为这将比较两个字符串的值是否相等。==号，根据JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。而我们在这里要看的是，str1与str2是否都指向了同一个对象。
  再看以下代码：

String str1 = "abc";
String str2 = "a"+"bc";
System.out.println(str1==str2); //true

  由上面两段代码结果说明，JVM创建了两个引用str1和str2，但只创建了一个对象，而且两个引用都指向了这个对象。
  我们再来更进一步，将以上代码改成：
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 = "bcd";
System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc
System.out.println(str1==str2); //false

  这就是说，赋值的变化导致了类对象引用的变化，str1指向了另外一个新对象！而str2仍旧指向原来的对象。上例中，当我们将str1的值改为"bcd"时，JVM发现在栈中没有存放该值的地址，便开辟了这个地址，并创建了一个新的对象，其字符串的值指向这个地址。
  事实上，String类被设计成为不可改变(immutable)的类。如果你要改变其值，可以，但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象，然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。
  再修改原来代码：
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 = "bcd";
String str3 = str1;

System.out.println(str3); //bcd
String str4 = "bcd";
System.out.println(str1 == str4); //true

  str3 这个对象的引用直接指向str1所指向的对象(注意，str3并没有创建新对象)。当str1改完其值后，再创建一个String的引用str4，并指向因str1修改值而创建的新的对象。可以发现，这回str4也没有创建新的对象，从而再次实现栈中数据的共享。
  我们再接着看以下的代码。
String str1 = new String("abc");
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //false

  创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。

String str1 = "abc";
String str2 = new String("abc");
System.out.println(str1==str2); //false

  创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。
  以上两段代码说明，只要是用new()来新建对象的，都会在堆中创建，而且其字符串是单独存值的，即使与栈中的数据相同，也不会与栈中的数据共享。
  这里作如下总结（对后文引入intern（）方法有帮助）：

String str1 = "abc";               //共享内容值
String str2 = new String("abc");//不共享内容值

  我们从另一个角度来分析上面两句语句，从而引入常量池的概念。常量池（constant pool）指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量，也包括字符串常量。

String str1 = "abc";//是字符串常量，它在编译期被确定。
String str2 =new String("abc");
//不是字符串常量，不在编译期确定。
//new String()创建的字符串不放入常量池中。



5．总结Java中处理字符串的机制
  由上面这些例子可发现JVM处理字符串的机制。Java虚拟机会维护一个内部的滞留字符串对象的列表（唯一字符串的池）来避免在堆内存中产生重复的String对象。当JVM从class文件里加载字符串字面量并执行的时候，它会先检查一下当前的字符串是否已经存在于滞留字符串列表，如果已经存在，那就不会再创建一个新的String对象而是将引用指向已经存在的String对象，JVM会在内部为字符串字面量作这种检查，但并不会为通过new关键字创建的String对象作这种检查。当然你可以明确地使用String.intern()方法强制JVM为通过 new关键字创建的String对象作这样的检查。这样可以强制JVM检查内部列表而使用已有的String对象。
  所以结论是，JVM会内在地为字符串字面量维护一些唯一的String对象，程序员不需要为字符串字面量而发愁，但是可能会被一些通过 new关键字创建的String对象而困扰，不过他们可以使用intern()方法来避免在堆内存上创建重复的String对象来改善Java的运行性能。



6．Java中处理字符串的相关方法

6.1 Java.lang.Object对象的equals()源代码
Public boolean equals(Object obj){
Return (this= =obj);
}





  显然，当两个变量指向同一个对象时，equals（）方法返回true。



6.2 String.equals()的代码
public boolean equals(Object anObject) {
      if (this == anObject) {
          return true;
      }
      if (anObject instanceof String) {
          String anotherString = (String)anObject;
          int n = count;
          if (n == anotherString.count) {
              char v1[] = value;
              char v2[] = anotherString.value;
              int i = offset;
              int j = anotherString.offset;
              while (n-- != 0) {
                if (v1[i++] != v2[j++])
                    return false;
              }
          return true;
          }
      }
      return false;
  }





  由此，可发现String.equals() 方法比较二者的内容，是一个个的比较的。它不同与java.lang.Object的equals()方法，它仅仅比较两个对象的引用。



6.3 String的intern()方法
  存在于.class文件中的常量池，在运行期被JVM装载，并且可以扩充。String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法；当一个String实例str调用intern()方法时，Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，则返回其的引用，如果没有，则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看下面代码：

String s0= “abc”;
String s1=new String(”abc”);
String s2=new String(“abc”);

System.out.println( s0==s1 );

s1.intern();
s2=s2.intern(); //把常量池中“abc”的引用赋给s2

System.out.println( s0==s1);
System.out.println( s0==s1.intern() );
System.out.println( s0==s2 );

  结果为：
false    
false     //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1
true     //说明s1.intern()返回的是常量池中”abc”的引用
true     ////说明s2.intern()返回的是常量池中”abc”的引用

  回到前文引出常量池定义的部分：
String str1 = "abc";//是字符串常量，它在编译期被确定。
String str2 =new String("abc");
//不是字符串常量，不在编译期确定。
//new String()创建的字符串不放入常量池中。
  看下面代码：

String s1=new String("abc");
String s2=s1.intern();

System.out.println( s1==s1.intern() );
System.out.println( s1+" "+s2 );
System.out.println( s2==s1.intern() );

  结果：
false   //说明原来的“abc”仍然存在
abc abc
true   // s2现在为常量池中“abc”的地址，所以有s2==s1.intern()为true

  当调用 intern 方法时，如果池已经包含一个等于此 String 对象的字符串（该对象由 equals(Object) 方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此 String 对象添加到池中，并且返回此 String 对象的引用。这是Java api文档中关于intern 方法的定义。
  回到上面的代码示例。在这个类中一开始，我们没有声名一个”abc”常量，所以常量池中一开始是没有”abc”。当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个”abc”常量，原来的不在常量池中的”abc”，即s1（表现为存储地址）仍然存在，所以s1==s1.intern()返回flase。


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