Java 中的字符串之字符串常量池

2022 年 6 月 25 日
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1.字符串的创建

在 Java 当中，使用 String 类来表示，"abc"是一个字符串常量，是 String 类对象，String 类是一种引用类型，其引用变量可以指向 String 类的对象，如果需要创建一个字符串对象，有以下 3 种方法：

public class CreatTest {    public static void main(String[] args) {        //字符串创建        String str1 = "CSDN";//方法1        String str2 = new String("weijianhuawen");//方法2        char[] ch = {'j','a','v','a'};        String str3 = new String(ch);//方法3
        System.out.println(str1);        System.out.println(str2);        System.out.println(str3);    }}

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方法 1：直接定义 String 类引用变量指向一个字符串常量对象。方法 2：使用 new 创建一个新的字符串对象，传入构造函数的参数类型为 String。方法 3：使用 new 创建一个新的字符串对象，传入构造函数的参数类型为字符数组。

字符串类是引用变量，在一个方法中修改引用的值是无效的，因为方法里面的引用变量是局部变量，作用域是在方法内。区别与数组，利用[]形式访问的数组对象的内容，并不是引用变量的值，所以数组利用[]修改是有效的。

public class Test2 {    public static void func(String str, char[] ch) {        str = "bili";        ch[0] = 'w';    }    public static void main(String[] args) {        String s = "csdn";        char[] c = {'a', 'b', 'c'};        System.out.println(s);        System.out.println(c);        System.out.println("=================");        func(s, c);        System.out.println(s);        System.out.println(c);    }}

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jdk1.8 版本中 String 类的本质是char[]，这一点可以通过访问 String 源码能够观察到。

我们发现这个字符数组是被private final修饰的，因此字符串是不可变对象，因为你无法获取和修改这个对象。

2.字符串相等问题

2.1 字符串常量池

在 Java 中为了提高效率，引入了常量池，那什么是常量池呢？常见的常量池有 class 文件常量池，运行时常量池，字符串常量池等。

这个“池”怎么理解呢？打个比方，你的女朋友想要吃瓜子，然后你剥瓜子，你事先把瓜子剥到一个盘中，然后你的女朋友要吃瓜子的时候可以从这个盘子中取，不需要等待你把剥瓜子剥完，这个盘就是这里所谓的“池”，使用“池”能够提高程序运行的效率。

class 文件常量池储存在磁盘上，编译后形成的字节码文件，原本定义的很多基本类型常量，比如int a = 2，这个 2 就被放在了这个常量池当中。运行时常量池，当程序把编译好的字节码文件加载到 JVM 后，会形成一个运行时常量池，也称为方法区，实际上是 class 文件常量池。字符串常量池，主要存放字符串常量，本质上是一个哈希表，直接使用双引号""声明定义的字符串常量都会被存入字符串常量池当中去，jdk1.8 后使用 new 新建的 String 对象也会存入常量池中。

刚刚说到了哈希表，那哈希表是什么呢？哈希表是一种数据结构，是描述和组织数据的一种方式，本质上哈希表就是一个数组，在存储数据的时候会根据一个映射关系将数据存储在数组当中，这个映射关系就叫做哈希函数，当然也有可能存在多个数据通过哈希函数映射后，得到在数组中的位置是一样的，这时就引发了哈希冲突，解决哈希冲突常用的方法就是使用链表，也就是说哈希表里面数组类型为链表，数组中存放的是链表的首元素的地址。这里简单认识一下，后面介绍数据结构时专门讲解哈希表。

2.2 字符串引用相等的判断

了解了字符串常量池就能来分析 String 引用是否相等了。

public class Test3 {    public static void main(String[] args) {        String str1 = "csdn";        String str2 = "csdn";        System.out.println(str1 == str2);//(1)        System.out.println("============");        String str3 = new String("csdn");        System.out.println(str1 == str3);//(2)        System.out.println("=============");        String str4 = "cs" + "dn";        System.out.println(str1 == str4);//(3)        System.out.println("============");        String str5 = "cs";        String str6 = str5 + "dn";        System.out.println(str1 == str6);//(4)    }

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(1)：定义str1时，检查字符串csdn是否入池，发现没有入池，先将字符串入池，然后将该字符串对象地址赋值给str1，定义str2时，检查字符串csdn是否入池，发现已经入池，直接将已经入池的字符串对象地址赋值给str2，所以str1与str2引用的值是相等的，所以输出true。

(2)：定义str3时，会先新建一个 String 对象，然后检查字符串csdn是否入池，如果没入池则入池，再将入池后的对象的内容拷贝给新建的 String 对象，当然在这个栗子csdn是已经入池了的，则直接将该对象的内容拷贝给新建的 String 对象。很明显，str1与str3的引用值是不同的，所以输出false。

(3)：定义str4时，编译时就会把cs与dn拼接为csdn，所以编译后str4得到的就是csdn对象的地址，这就与栗子(1)一样了，会先去常量池里找，常量池中有该字符串，所以str4的引用值与str1相等，结果输出true。

(4)：定义str5时，会将字符串cs入池，因为str5是一个变量，编译时期不会将两字符串拼起来，所以定义str6时会将dn入池，运行时会使用StringBuilder类将两个字符串进行拼接（该类在后面详细介绍），会得到一个新对象，该对象中存有拼接后的字符串csdn，注意使用拼接得到的字符串不会自动入池。所以str1与str6的值不相等，输出false。

当然除了自动入池，还可以手动入池，可以使用 $i n t e r n ()$ 方法手动入池。

2.3 字符串内容相等的判断

判断两个字符串内容是否相等，使用string类中的equals方法，下图为该方法的源码。（Object 类是所有类的父类，所以 Object 变量可以接受所以类的引用变量）

对于源码实现的思路不细说，重点是知道如何使用它。

public class Test4 {    public static void main(String[] args) {        String str1 = "weijianhuawen";        String str2 = "WJHW";        String str3 = "weijianhuawen";        System.out.println(str1.equals(str2));        System.out.println(str1.equals(str3));//将确定不为null的对象放前面，可防止空指针异常，但是这样做有时候会忽略方法内对象为null的情况        System.out.println(str1.equals(null));    }}

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2.4 理解字符串内容不可变

我们根据源码知道字符串本质上就是一个字符数组。但是这个数组被private final修饰，我们不能访问和修改，所以字符串内容是不可变的，如果硬要改变，只能采取反射（现在了解即可，后续博文详细介绍）。反射是面向对象编程的一种重要特性, 有些编程语言也称为 "自省".指的是程序运行过程中, 获取/修改某个对象的详细信息(类型信息, 属性信息等), 相当于让一个对象更好的 "认清自己"