薄膜分条机:深入理解String——之前六个题目答案解析

我们都知道Java中String类很特别，也许正因为如此，笔试面试才很喜欢出String。下面就让我们一起来探讨String。

1、通过java源码分析String

我们都知道String是不可变的（immutable），不变性的体现是：String类内部通过char数组来保存字符串，而这个char数组被声明为：final。那么为什么要将String类声明为不可变呢？了解设计模式的你应该知道有一种模式叫做“不变模式”（immutable pattern），String类的设计就是使用了不变模式，有兴趣的朋友可以看看“不变模式”讲的具体是啥东东。

说完String的不可变性，需要说说String的“final性”（其实也还是不可变性决定的）。这也是有些面试官会问到的问题：我能不能写一个类继承自String？为什么？我们来看看String类的声明：

对于final关键字的作用不用多解释了。其实这也是“强不变模式”的一种要求（类本身声明为final或所有方法声明为final）。

2、理解String对象的存储机制

要深入理解String必须先了解Java内存机制——运行时数据区（Runtime Data Area）。《The Java^TM Virtual Machine Specification》中将运行时数据区分为六部分（参看第三章）：
1）The pc Register；2）Java Virtual Machine Stacks；3）Heap；4）Method Area；5）Runtime Constant Pool；6）Native Method Stacks；
以上数据区的具体描述可参考规范。需要注意的是，以上只是一个规范说明，并没有规定虚拟机如何实现这些数据区。

在说明String对象存储机制之前，我们需要先了解数据区的三个部分：Java 虚拟机栈（可以简称为Java栈）、堆和运行时常量池（简称常量池）。对于Java栈和堆大家应该比较熟悉，这里有一个关键点是常量池，下面就重点介绍一下与String相关的常量池。

首先大概描述一下什么是常量池：

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。池中的数据项就像数组一样是通过索引访问的。因为常量池存储了相应类型所用到的所有类型、字段和方法的符号引用，所以它在Java程序的动态链接中起着核心的作用。

2.1 String相关常量池

在《The Java^TM Virtual Machine Specification》第四章有一节是专门讲解各种常量池的，其中有两个常量池是关于String的。

1）The CONSTANT_String_info Structure

对于常量池的细节此文不做过多介绍，polaris以后可能会写一序列关于Java虚拟机的文章。现在您可以查阅规范或在网上收集相关资料阅读。规范上对该常量池结构的介绍是：
The CONSTANT_String_info structure is used to represent constant objects of the type String.
在该常量池结构中引用了另一个常量池结构，如2）

2）The CONSTANT_Utf8_info Structure

规范上的描述是：
The CONSTANT_Utf8_info structure is used to represent constant string values.

根据上面的介绍可以看出，字符串字面值会存储在常量池中。下面来分析String对象的存储机制。

2.2 String对象的存储

请看这样两个语句：

现在来分析一下内存的分配情况。如图：

可以看出，x与y存在栈中，它们保存了相应对象的引用。第一条语句没有在堆中分配内存，而是将“abc”保存在常量池中。对于第二条语句，同样会在常量池中有一个“abcd”的字符串，当new时，会拷贝一份该字符串存放到堆中，于是y指向了堆中的那个“abcd”字符串。不知道polaris有没有讲明白。如果您明白了，那么做前面那六道题就没什么问题了。

3、六道题答案详解

题目不重复给出，题目在《通过六个题目彻底掌握String笔试面试题》。

1）true

要说明一点：当两个字符串字面值连接时（相加），得到的新字符串依然是字符串字面值，保存在常量池中。

2）false

当字符串字面值与String类型变量连接时，得到的新字符串不再保存在常量池中，而是在堆中新建一个String对象来存放。很明显常量池中要求的存放的是常量，有String类型变量当然不能存在常量池中了。

 3）true

注意此题与上一题的区别，此处是字符串字面值与String类型常量连接，得到的新字符串依然保存在常量池中。

4）false

此题中第条语句：final String bb = getBB();其实与final String bb = new String(“b”);是一样的。也就是说return “b”会在堆中创建一个String对象保存”b”，虽然bb被定义成了final。可见并非定义为final的就保存在常量池中，很明显此处bb常量引用的String对象保存在堆中，因为getBB()得到的String已经保存在堆中了，final的String引用并不会改变String已经保存在堆中这个事实。

5）false,true

可能很多人对intern()这个函数不了解。JDK API文档中对intern()方法的描述是：

返回字符串对象的规范化表示形式。
一个初始为空的字符串池，它由类 String 私有地维护。

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（用 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，并返回此 String 对象的引用。

它遵循以下规则：对于任意两个字符串 s 和 t，当且仅当 s.equals(t) 为 true 时，s.intern() == t.intern() 才为 true。

所有字面值字符串和字符串赋值常量表达式都使用 intern 方法进行操作。

上面字符串池即为字符串常量池。明白该题结果的原因了吧。

6）false,false,true

第五题看明白后，第六题就没什么好讲的了。

4、结语

通过上面的讲解，对于字符串的常见笔试面试题应该没什么问题了吧。最后polaris给点建议：有时间看看《The Java^TM Virtual Machine Specification》。不一定要全看，至少看看前面几章。如果英文不好，可以买本《深入Java虚拟机（第二版》中文版。看了虚拟机的原理后，对Java一下子会有一个新的认识，相信您的水平也会上一个台阶。当然，在看的过程中，建议您做笔记，以后可以多复习复习，理论的东西可能比较容易忘，多复习几遍就可以记牢了。

另外推荐阅读来自JavaEye的《请别再拿“String s = new String(“xyz”);创建了多少个String实例”来面试了吧》。

由于水平有限，难免有不对之处，欢迎各位看官批评指正。

作者： polaris

本文引用地址： http://www.beijixing001.com/post/613.html