内容简介:前阵子和朋友讨论一个问题: 字符串常量归常量池管理,那比如 String str = "abc"; "abc"这个对象是放在内存中的哪个位置,是字符串常量池中还是堆?”这句代码的abc当然在常量池中,只有new String("abc")这个对象才在堆中创建“,他们大概是这么回答。“abc”这个东西,是放在常量池中,这个答案是错误的。
前阵子和朋友讨论一个问题: 字符串常量归常量池管理,那比如 String str = "abc"; "abc"这个对象是放在内存中的哪个位置,是字符串常量池中还是堆?
”这句代码的abc当然在常量池中,只有new String("abc")这个对象才在堆中创建“,他们大概是这么回答。
“abc”这个东西,是放在常量池中,这个答案是错误的。
字符串“abc"的本体、实例,应该是存在于 Java 堆中。
可能还真的有部分同学对这个知识点不熟悉,今天和大家聊聊字符串这个问题 ~
初学Java时,学到字符串这一部分,有一段代码
String str1 = "hello"; String str2 = new String("hello"); 复制代码
书上的解释是:执行第一行的时候,已经把"hello"字符串放到了常量池中,执行第二行代码时,会将常量池中已经存在的"hello"复制一份到堆内存中,创建一个的新的String对象。虽然值一样,但他们是不同的对象。
当时看完这个解释,我产生了很多疑惑。因为在此之前已经知道字符串的底层是char数组实现的。我很疑惑:
- 他copy一份过去,是copy了char数组呢?
- 还是copy整个String对象?
- "hello" 这个对象实例真的存放在常量池中吗?
当时在网上搜了一些文章和答案,各有说辞,大部分回答都是 "str" 这个对象在常量池中,但也有认为字符串常量实例(或叫对象)是在堆中创建,只是将其引用放到字符串常量池中,交给常量池管理。
JAVA内存区域 — 运行时数据区
理清这个问题前,需要梳理一下前置知识。
从一个经典的示意图讲起,以hotspot虚拟机为例,此内存模型需建立在JDK1.7之前的版本来讨论,JDK1.7之后有所改变,但是原理还是一样的。
Java虚拟机管理的内存是运行时数据区那一部分,简单概括一下其中各个区域的区别:
-
虚拟机栈:线程私有,生命周期与线程相同,即每条线程都一个独立的栈(VM Stack)。每个方法执行时都会创建一个栈帧,也就是说,当有一条线程执行了多个方法时,就会有一个栈,栈中有多个栈帧。
-
本地方法栈:线程私有
-
程序计数器:线程私有
-
堆Heap:线程共享,是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。 在Java虚拟机规范中的描述是:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。 ** (原文:The heap is the runtime data area from which memory for all class instances and arrays is allocated) 但有特殊情况,随着JIT编译器的发展,逃逸分析和标量替换技术的逐渐成熟,对象也可以在 栈上**分配。另外,虽说堆是线程共享,但其中也可以划分出多个线程私有的分配缓冲区*(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)*。
-
方法区:线程共享,它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
JAVA的三种常量池
此外,Java有三种常量池,即 字符串常量池(又叫全局字符串池)、class文件常量池、运行时常量池 。
1. 字符串常量池(也叫全局字符串池、string pool、string literal pool)
字符串常量池在每个VM中只有一份,他在内存中的位置如图,红色箭头所指向的区域 Interned Strings
2. 运行时常量池(runtime constant pool)
当程序运行到某个类时,class文件中的信息就会被解析到内存的方法区里的运行时常量池中。看图可清晰感知到每一个类被加载进来都会产生一个 运行时常量池 ,由此可知,每个类都有一个运行时常量池。它在内存中的位置如图,蓝色箭头所指向的区域,方法区中的Class Date中的运行时常量池(Run-Time Constant Pool)
3. class文件常量池(class constant pool)
class常量池是在编译后每个class文件都有的,class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是 常量池 *(constant pool table)*,用于存放编译器生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。*字面量就是我们所说的常量概念,如文本字符串、被声明为final的常量值等。*他在class文件中的位置如上图所示,Constant Pool 中。
个人理解
public static void main(String[] args) { String str = "hello"; } 复制代码
回到一开始说到的这句代码,可以来总结一下它的执行过程了。
- 首先,字面量 "hello" 在编译期,就会被记录在 class文件的 class常量池 中。
- 而当 class文件被加载到内存中后,JVM就会将 class常量池中的 大部分内容存放到运行时常量池 中,但是 字符串 "hello" 的本体 (对象)和其他所有对象一样,是 会在堆中创建 , 再将引用放到字符串常量池 ,也就是图一的 Interned Strings的位置。(RednaxelaFX 的文章里,测试结果是在新生代的Eden区。但因为一直有一个引用驻留在字符串常量池,所以不会被GC清理掉)
- 而到了String str = "hello" 这步,JVM会去字符串常量池中找,如果找到了,JVM会在栈中的局部变量表里创建str变量,然后把字符串常量池中的(hello 对象的) 引用 复制给 str 变量。
在《深入理解Java虚拟机》这本书中也有字符串相关的解释,举其中几个例子:
例子1
(原文)运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用, 这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
最后一句描述不太准确,编译期生成的各种字面量并不是全部进入方法区的运行时常量池中。 字符串字面量就不进入运行时常量池 ,而是 在堆中创建了对象 , 再将引用驻留到字符串常量池中。
例子2
//代码清单2-7 String.intern()返回引用的测试 public class RuntimeConstantPoolOOM{ public static void main(String[]args){ 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); } } 复制代码
(原文)这段代码在JDK 1.6中运行,会得到两个false,而在JDK 1.7中运行,会得到一个true和一个false。产生差异的原因是:在JDK 1.6中,intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中,返回的也是永久代中这个字符串实例的引用,而由StringBuilder创建的字符串实例在Java堆上,所以必然不是同一个引用,将返回false。而JDK 1.7(以及部分其他虚拟机,例如JRockit)的intern()实现不会再复制实例,只是在常量池中记录首次出现的实例引用,因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例是同一个。对str2比较返回false是因为 “java” 这个字符串在执行StringBuilder.toString()之前已经出现过,字符串常量池中已经有它的引用了,不符合“首次出现”的原则,而“计算机软件”这个字符串则是首次出现的,因此返回true。
原文解释也不太准确,我觉得在 JDK 1.6中,intern()并不会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中,而是会将实例再复制一份到堆(heap)中,然后将其引用放入字符串常量池中进行管理,所以此代码返回false。而JDK1.7中的intern()不会再复制实例,直接将首次遇到的此字符串实例的引用,放入字符串常量池,于是返回true。关于此观点,还没看到大神文章实锤,欢迎讨论。
最后再延伸一点,大家都知道,字符串的value是final修饰的char数组,那么以下这段代码:
// private final char value[]; String str1 = "hello world"; String str2 = new String("hello world"); String str3 = new String("hello world"); 复制代码
str1、str2、str3 三个变量所指向的都是不同的对象。(str1 != str2 != str3)
那么,这三个对象里的char数组是否是同一个数组?相信大家都有答案了。
此文所讨论的Java内存模型是建立在JDK1.7之前。JDK 7开始 Hotspot 虚拟机把字符串常量池(Interned String位置)从永久代(PermGen)挪到Heap堆,JDK 8又彻底取消 PermGen,把诸如klass之类的元数据都挪到GC堆之外管理。但不管怎样,基本原理还是不变的,字面量 ”hello“ 等依旧不是放在 Interned String 中。
推荐文章:
- 请别再拿 “String s = new String("xyz"); 创建了多少个String实例” 来面试了吧
- 借HSDB来探索HotSpot VM的运行时数据 作者:RednaxelaFX,曾为《深入理解Java虚拟机》提推荐语
- java用这样的方式生成字符串:String str = "Hello",到底有没有在堆中创建对象? - 胖君的回答 - 知乎
隆鹏
广州芦苇科技Java开发团队
芦苇科技-广州专业互联网软件服务公司
抓住每一处细节 ,创造每一个美好
关注我们的公众号,了解更多
想和我们一起奋斗吗?lagou搜索“ 芦苇科技 ”或者投放简历到 server@talkmoney.cn 加入我们吧
关注我们,你的评论和点赞对我们最大的支持
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持 码农网
猜你喜欢:本站部分资源来源于网络,本站转载出于传递更多信息之目的,版权归原作者或者来源机构所有,如转载稿涉及版权问题,请联系我们。