java中的堆、栈、常量池以及String类型的两种声明

2023-02-13 09:02:02

参考自http://blog.sina.com.cn/s/blog_798b04f90100ta67.html http://www.cnblogs.com/fguozhu/articles/2661055.html

堆、栈、常量池

首先介绍一下堆、栈、常量池中存放的数据类型吧。

堆：存放所有new出来的对象；
栈：存放基本数据变量和对象的引用，对象（new出来的对象）本身不存在在栈中，而是存放在堆中或者常量池中（字符串对象存放在常量池中)；
常量池：存放基本类型常量和字符串常量。
对于栈和常量池中的对象可以共享，对于堆中的对象不可以共享。栈中的数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，数据就会自动消失。堆中的对象由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定，具有很大的灵活性。
对于字符串来说，其对象的引用都是存储在栈中的，如果是编译期已经创建好（用双引号定义的）就存储在常量池中，如果是运行期（new出来的对象）则存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常量池中只有一份，而在堆中有多份，举个例子：

String str1="abc";

String str2="abc";

String str3="abc";

String str4=new String("abc");

String str5=new String("abc");

对于浅蓝色箭头，通过new操作产生一个字符串（"abc"）时，会先去常量池中查找是否有"abc"对象，如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象，然后堆中再创建一个常量池中此"abc"对象的拷贝对象，所以，对于String str=new String("abc")，如果常量池中原来没有"abc"则产生两个对象，否则产生一个对象。

而对于基础类型的变量和常量，变量和引用存储在栈中，常量存储在常量池中。例如：

int a1 = 1,a2 = 1,a3 = 1;

public static final int INT1 = 1;

public static final int INT1 = 1;

public static final int INT1 = 1;

另外，局部变量（形式参数）的数据存储在栈中，并且它随方法的消失而消失

java中特殊的String类型###

Java中String是一个特殊的包装类数据有两种创建形式：

String s = "abc";

String s = new String("abc");

1.第一种先在栈中创建一个对String类的对象引用变量s，然后去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中，如果没有则在栈中创建三个char型的值'a'、'b'、'c'，然后在堆中创建一个String对象object，它的值是刚才在栈中创建的三个char型值组成的数组{'a'、'b'、'c'}，接着这个String对象object被存放进字符串常量池，最后将s指向这个对象的地址，如果"abc"已经被保存在字符串常量池中，则在字符串常量池中找到值为"abc"的对象object，然后将s指向这个对象的地址。

第一种特点：JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

2.第二种可以分解成两步1、String object = "abc"；2、String s = new String(object)；第一步参考第一种创建方式，而第二步由于"abc"已经被创建并保存到字符串常量池中，因此jvm只会在堆中新创建一个String对象，它的值共享栈中已有的三个char型值。

第二种特点：一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象。

==和equals的区别###

因为java所有类都继承于Object基类，而Object中equals用来实现，所以equals和是一样的，都是比较对象地址，java api里的类大部分都重写了equals方法，包括基本数据类型的封装类、String类等。对于String类==用于比较两个String对象的地址，equals则用于比较两个String对象的内容(值)。

例1.字符串常量池的使用####

String s0 = "abc"；

String s1 = "abc"；

System.out.println(s0==s1)； //true 可以看出s0和s1是指向同一个对象的。

例2.String中==和equals的区别####

String s0 =new String ("abc")；

String s1 =new String ("abc")；

System.out.println(s0==s1)； //false 可以看出用new的方式是生成不同的对象

System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比较的是两个String对象的内容(值)

例3.编译期确定####

String s0="helloworld"；

String s1="helloworld"；

String s2="hello" + "word"；

System.out.println( s0s1 )； //true 可以看出s0跟s1是同一个对象

System.out.println( s0s2 )； //true 可以看出s0跟s2是同一个对象

分析：因为例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0s1为true；而"hello”和"world”也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中"helloworld”的一个引用。所以我们得出s0s1==s2；

例4.编译期无法确定####

String s0="helloworld"；

String s1=new String("helloworld")；

String s2="hello" + new String("world")；

System.out.println( s0s1 )； //false

System.out.println( s0s2 )； //false

System.out.println( s1==s2 )； //false

分析：用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

s0还是常量池中"helloworld”的引用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象"helloworld”的引用，s2因为有后半部分new String(”world”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象"helloworld”的引用；

例5.编译期优化####

String s0 = "a1"；

String s1 = "a" + 1；

System.out.println((s0 == s1))； //result = true

String s2 = "atrue"；

String s3= "a" + "true"；

System.out.println((s2 == s3))； //result = true

String s4 = "a3.4"；

String s5 = "a" + 3.4；

System.out.println((a == b))； //result = true

分析：在程序编译期，JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值，拿"a" + 1来说，经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来，故上面程序最终的结果都为true。

例6.编译期无法确定####

String s0 = "ab"；

String s1 = "b"；

String s2 = "a" + s1；

System.out.println((s0 == s2))； //result = false

分析：JVM对于字符串引用，由于在字符串的"+"连接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序编译期是无法确定的，即"a" + s1无法被编译器优化，只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给s2。所以上面程序的结果也就为false。

例7.编译期确定####

String s0 = "ab"；

final String s1 = "b"；

String s2 = "a" + s1；

System.out.println((s0 == s2))； //result = true

分析：和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修饰，对于final修饰的变量，它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + s1和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

例8.编译期无法确定####

String s0 = "ab"；

final String s1 = getS1()；

String s2 = "a" + s1；

System.out.println((s0 == s2))； //result = false

private static String getS1() { return "b"； }

分析：JVM对于字符串引用s1，它的值在编译期无法确定，只有在程序运行期调用方法后，将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为s2，故上面程序的结果为false。

关于String的不可变设计###

String是不可改变类(记:基本类型的包装类都是不可改变的)的典型代表，也是Immutable设计模式的典型应用，String变量一旦初始化后就不能更改，禁止改变对象的状态，从而增加共享对象的坚固性、减少对象访问的错误，同时还避免了在多线程共享时进行同步的需要。

Immutable模式的实现主要有以下两个要点：

1．除了构造函数之外，不应该有其它任何函数（至少是任何public函数）修改任何成员变量。

2．任何使成员变量获得新值的函数都应该将新的值保存在新的对象中，而保持原来的对象不被修改。

String的不可变性导致字符串变量使用+号的代价：

例9:####

String s = "a" + "b" + "c"；

String s1 = "a"；

String s2 = "b"；

String s3 = "c"；

String s4 = s1 + s2 + s3；

分析：变量s的创建等价于 String s = “abc”; 由上面例子可知编译器进行了优化，这里只创建了一个对象。由上面的例子也可以知道s4不能在编译期进行优化，其对象创建相当于：

StringBuffer temp = new StringBuffer();

temp.append(s1).append(s2).append(s3);

String s = temp.toString();

由上面的分析结果，可就不难推断出String 采用连接运算符（+）效率低下原因分析，形如这样的代码：

每做一次 + 就产生个StringBuffer对象，然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuffer对象，然后append 字符串，如此循环直至结束。如果我们直接采用StringBuffer对象进行append的话，我们可以节省N - 1次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用，一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行append操作。

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