【Java】String - String.intern()方法

Posted by 西维蜀黍 on 2019-03-26, Last Modified on 2021-09-21

背景

String 类型拥有一个字符串常量池(String Constant Psool),使用字符串常量池包括以下两种方式:

  • 直接使用双引号
  • String.intern()

直接使用双引号

直接使用双引号声明出来的 String 对象会直接存储在字符串常量池中。

String.intern()

使用 String 提供的 intern 方法。

String.intern() 是一个 Native 方法。

它的作用是:在运行时,如果在字符串常量池中,包含了一个等于此 String 对象内容的字符串,则返回字符串常量池中该字符串的引用;如果没有,则在字符串常量池中创建一个与此 String 内容相同的字符串,并返回字符串常量池中创建的字符串的引用。

例子分析

我们来看看下面的例子:

String s1 = new String("计算机");
String s2 = new String("计算机").intern();
String s3 = "计算机";

System.out.println(s2);//计算机
System.out.println(s1 == s2);//false,因为一个是堆内存中的String对象,一个是常量池中的String对象
System.out.println(s3 == s2);//true,因为两个都是常量池中的String对象

事实上,在 String s2 = new String("计算机").intern(); 中的 intern是多余的。

因为,就算不用intern,“计算机”作为一个字面量也会被加载到Class文件常量池(Class constant pool)中,进而加入到运行时常量池(Runtime constant pool)中,为啥还要多此一举呢?

intern()的正确使用

那到底什么场景下才需要使用intern呢?

在解释这个之前,我们先来看下以下代码:

String s1 = "Wei";
String s2 = "Shi";
String s3 = s1 + s2;
String s4 = "Wei" + "Shi";

而实际上,上面的代码就等价于下面的写法:

String s1 = "Wei";
String s2 = "Shi";
String s3 = (new StringBuilder()).append(s1).append(s2).toString();
String s4 = "WeiShi";

可以发现,同样是字符串拼接,s3和s4在经过编译器编译后的实现方式并不一样。s1+s2被转化成StringBuilderappend操作,而s4被直接拼接成新的字符串。

如果你感兴趣,你还能发现,String s3 = s1 + s2; 经过编译之后,常量池中是有两个字符串常量的分别是 WeiShi(其实WeiShiString s1 = "Wei";String s2 = "Shi";定义出来的),拼接结果WeiShi并不在常量池中。

如果代码只有String s4 = "Wei" + "Shi";,那么常量池中将只有"WeiShi"而没有”Wei” 和 “Shi”。

究其原因,是因为常量池要保存的是已确定的字面量值。也就是说,对于字符串的拼接,纯字面量和字面量的拼接,会把拼接结果作为常量保存到字符串池。

如果在字符串拼接中,有一个参数是非字面量,而是一个变量的话,整个拼接操作会被编译成StringBuilder.append,这种情况编译器是无法知道其确定值的。只有在运行期才能确定。

那么,有了这个特性了,intern就有用武之地了。那就是很多时候,我们在程序中得到的字符串是只有在运行期才能确定的,在编译期是无法确定的,那么也就没办法在编译期被加入到常量池中。

这时候,对于那种可能经常使用的字符串,使用intern进行定义,每次JVM运行到这段代码的时候,就会直接把常量池中该字面值的引用返回,这样就可以减少大量字符串对象的创建了。

深入解析String#intern文中举的一个例子:

static final int MAX = 1000 * 10000;
static final String[] arr = new String[MAX];

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Integer[] DB_DATA = new Integer[10];
    Random random = new Random(10 * 10000);
    for (int i = 0; i < DB_DATA.length; i++) {
        DB_DATA[i] = random.nextInt();
    }
    long t = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < MAX; i++) {
         arr[i] = new String(String.valueOf(DB_DATA[i % DB_DATA.length])).intern();
    }

    System.out.println((System.currentTimeMillis() - t) + "ms");
    System.gc();
}

分别测试在使用intern()和不使用intern()的耗时差异。

在以上代码中,我们明确的知道,会有很多重复的相同的字符串产生,但是这些字符串的值都是只有在运行期才能确定的。所以,只能我们通过intern显示的将其加入常量池,这样可以减少很多字符串的重复创建。

总结

我们再回到文章开头那个疑惑:按照上面的两个面试题的回答,就是说new String也会检查常量池,如果有的话就直接引用,如果不存在就要在常量池创建一个,那么还要intern干啥?难道以下代码是没有意义的吗?

String s = new String("Wei").intern();

而intern中说的“如果有的话就直接返回其引用”,指的是会把字面量对象的引用直接返回给定义的对象。这个过程是不会在Java堆中再创建一个String对象的。

的确,以上代码的写法其实是使用intern是没什么意义的。因为字面量Wei会作为编译期常量被加载到运行时常量池。

Reference