JVM字符串底层实现原理是什么？【Java培训】

一、什么字符串会进入字符串常量池

1. 直接写的字面量

2. 字面量的拼接结果(注意：如果字符串拼接中有变量则结果不会进入字符串常量池)

3. 调用String的intern方法可以将String存入字符串常量池

二、字面量的拼接原理

有如下示列代码

package com.hgy;import java.util.Arrays;import java.util.List;public class hello {    public static void main(String[] args) {    String a = "hello" + " world";    }}

• 在idea中查看编译后的class文件

  //// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)//package com.hgy;public class hello {public hello() {}public static void main(String[] args) {  String a = "hello world";}}

结论：
以上面两个文件我们可以看出，这种字符串的拼接在编译期间就已经优化了，直接就合并为一个字符串;并且这个字符串存放在字符串常量池。

3. 字符串和变量拼接原理

java源码

package com.hgy;import java.util.Arrays;import java.util.List;public class hello {  public static void main(String[] args) {    String v = "java";    String a = v + "hello" + " world";  }}

• 利用jclasslib查看main方法的字节码命令
  ·如果一下名词不明白请阅读请自行了解学习java虚拟机栈
  ·我们可以发现就简单的两行代码，产生了这么多的字节码命令;在代码中我简单解释了每一行的作用，

ldc #2 <java> // 从字符串常量池加载javaastore_1 // 存储常量到索引为1的局部变量表中new #3 <java/lang/StringBuilder> //给StringBuilder对象分配内存空间dupinvokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>> //执行StringBuilder的构造方法aload_1 //获取局部变量表索引为1的引用地址，invokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append> //把上面加载的内容作为参数传递给append方法ldc #6 <hello world> // 从字符串常量池加载hello worldinvokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append> //把上面加载的内容作为参数传递给append方法invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString> //调用toString方法astore_2 //结果存储到局部变量表return

• 以上内容我们可以知道字符串拼接实际上就是创建了一个StringBuilder对象然后向里面append内容，最后调用toString方法获得结果

3.1 为什么结果没有存储在常量池

从上述字节码指令已经知道了字符串拼接结果是StringBuilder的toString方法的结果，那么toString里面具体做了什么事情，又是为什么结果不在常量池?
以下是StringBuilder.toString的源码以及字节码指令

@Overridepublic String toString() {  // Create a copy, don't share the array  //此处value为一个char数组【我的jdk版本为jdk8】  return new String(value, 0, count);}

new #80 <java/lang/String>dupaload_0getfield #234 <java/lang/StringBuilder.value>iconst_0aload_0getfield #233 <java/lang/StringBuilder.count>invokespecial #291 <java/lang/String.<init>>areturn

以上代码可以很好的解释实际上最终是调用了String的构造方法传入一个char数组，那么最终的结果肯定也就在咱么的堆空间。

4. 为什么字符串拼接效率低

4.1. 源码准备
首先编写两个方法一个使用字符串拼接，一个使用StringBuilder进行拼接;

public class hello {  public void concatStrByDefault() {    String basic = "name ";    for (int i = 0; i < 100; i++) {      basic += i;    }    System.out.println(basic);  }  public void concatStrByBuilder() {    StringBuilder basic = new StringBuilder("name ");    for (int i = 0; i < 100; i++) {      basic.append(i);    }    System.out.println(basic.toString());  }}

4.2.字节码指令层面解析

一上代码的执行时间长短我就不在重复测试了相信大家都会，接下来我们来一起看看这两个方法字节码指令

concatStrByDefault方法的字节码指令如下

简单解释下循环是在33行的goto指令调到第5行这样不断循环;并且在11行也就是循环中不断的通过new创建了StringBuilder对象，也就是循环了多少次就创建了多少个StringBuilder对象，并且如果大家看了我之前写字符串拼接原理，在StringBuilder的toString方法中还new了一个String对象;这里这么多对象的创建就必然需要垃圾回收效率自然就低了

ldc #2 <name >astore_1iconst_0istore_2iload_2bipush 100if_icmpge 36 (+28)new #3 <java/lang/StringBuilder>dupinvokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>aload_1invokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append>iload_2invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>astore_1iinc 2 by 1goto 5 (-28)getstatic #8 <java/lang/System.out>aload_1invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>return

concatStrByBuilder方法的字节码指令

此处循环在27行的goto指令跳到12行，并且循环之间是没有创建新对象的，紧紧只是调用了append方法，这里就能很明显的看出这种方式比普通拼接少创建了很多的对象

new #3 <java/lang/StringBuilder>dupldc #2 <name >invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>astore_1iconst_0istore_2iload_2bipush 100if_icmpge 30 (+15)aload_1iload_2invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>popiinc 2 by 1goto 12 (-15)getstatic #8 <java/lang/System.out>aload_1invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>return

4.3. 总结

拼接效率低的主要原因也就是每一次拼接都创建了一个StringBuilder对象，并且在赋值是又需要调用toString方法，而toString方法的实现里面有new了一个String对象，所以拼接的效率很低。

• 猜你喜欢：
  jvm内存模型详细介绍
  JVM垃圾回收机制详细视频教程