Java中String字符串常量池和intern方法源码分析

什么是字符串常量池

在Java中，字符串是不可变的，也就是说，对一个字符串的任何操作都将返回一个新的字符串对象，而原来的字符串对象不会被修改。

为了提高String对象的创建和删除效率，Java引入了字符串常量池（String Pool），该池用来缓存字符串对象，可以减少新的String对象的创建数量以及对Java虚拟机内存的占用。

在Java中，运行时常量池是方法区（Method Area）的一部分，在类加载时被初始化，存储编译期生成的各种字面量和符号引用。

String类中intern方法

String类中有一个intern()方法，该方法是一个native方法，用于把String对象添加到字符串常量池中，如果字符串常量池中已经存在了该字符串，则返回常量池中的字符串对象，否则将该对象添加到字符串常量池中，并返回该对象的引用。

例如，假设现有一个字符串池：["abc", "def"]，现在需要对字符串"abc"进行intern()操作，操作后返回的引用将是"abc"的地址，同时字符串池中的元素不变，仍然是["abc", "def"]。

intern方法源码分析

Java中String类的intern()方法的源码：

public native String intern();

从源码可以看出，String的intern()方法是一个native方法，也就是说该方法在Java程序之外的C++代码中被实现。在OpenJDK中，这个方法的本地实现大致如下：

static jstring string_pool::intern(Handle string_or_null, TRAPS) {
    if (string_or_null() == NULL) {
        // 如果字符串为null则返回null
        return (jstring)string_or_null();
    }

    // 搜索常量池
    StringTable* const pool = JvmtiExport::string_table();
    Symbol* sym = NULL;
    {
        SharedStrings::LockGuard guard(pool->lock, true);
        sym = pool->lookup_stage2(string_or_null, CHECK_NULL);
    }

    if (sym != NULL) {
        // 字符串在常量池中存在
        return (jstring)sym->ref_str();
    } else {
        // 添加到常量池
        return pool->intern(string_or_null, CHECK_NULL);
    }
}

可以看出，intern()方法的实现比较简单，就是在StringTable中查找该字符串，如果该字符串已经在其中，返回该字符串；否则，将其添加到StringTable并返回该字符串。

示例说明

下面是两个示例，说明了字符串常量池和intern()方法的使用：

示例一：

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

// 以上代码中，str1和str2都指向字符串池中的"abc"，因此相等。

String str3 = new String("abc");
System.out.println(str1 == str3.intern()); // true

// 以上代码中，str3.intern()将"abc"字符串添加到字符串池，并返回池中的字符串引用，
// 因此，str1和str3.intern()都指向字符串池中的"abc"，因此相等。

示例二：

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

// 以上代码中，str1是用new创建的新的String对象，str2指向字符串池中的"Hello"，
// 因此不相等。

String str3 = str1.intern();
String str4 = str2.intern();
System.out.println(str3 == str4); // true

// 以上代码中，str1.intern()将"Hello"添加到字符串池，并返回池中的字符串引用，
// str2.intern()直接返回字符串池中的"Hello"，
// 因此str3和str4都指向字符串池中的"Hello"，因此相等。