由阿里一道筆試題引發的思考

原創

2020-02-21 21:46

阿里的一道筆試題

public class Test {
    public static final String MESSAGE="taobao";
    public static void main(String[] args) {
       String a = "tao"+"bao";
       String b = "tao";
       String c = "bao";
       System.out.println(a==MESSAGE);    
       System.out.println( (b+c)==MESSAGE);  
    }
}

對於這道題，考察的是對String類型的認識以及編譯器優化。Java中String不是基本類型，但是有些時候和基本類型差不多，如String b = "tao"; 可以對變量直接賦值，而不用 new 一個對象（當然也可以用 new）。所以String這個類型值得好好研究下。

Java中的變量和基本類型的值存放於棧內存，而new出來的對象本身存放於堆內存，指向對象的引用還是存放在棧內存。例如如下的代碼：

    int i=1;
    String s = new String("Hello World");

變量i和s以及1存放在棧內存，而s指向的對象”Hello World”存放於堆內存。

棧內存的一個特點是數據共享，這樣設計是爲了減小內存消耗，前面定義了i=1，i和1都在棧內存內，如果再定義一個j=1，此時將j放入棧內存，然後查找棧內存中是否有1，如果有則j指向1。如果再給j賦值2，則在棧內存中查找是否有2，如果沒有就在棧內存中放一個2，然後j指向2。也就是如果常量在棧內存中，就將變量指向該常量，如果沒有就在該棧內存增加一個該常量，並將變量指向該常量。

如果j++，這時指向的變量並不會改變，而是在棧內尋找新的常量（比原來的常量大1），如果棧內存有則指向它，如果沒有就在棧內存中加入此常量並將j指向它。這種基本類型之間比較大小和我們邏輯上判斷大小是一致的。如定義i和j是都賦值1，則i==j結果爲true。==用於判斷兩個變量指向的地址是否一樣。i==j就是判斷i指向的1和j指向的1是同一個嗎？當然是了。對於直接賦值的字符串常量（如String s=“Hello World”；中的Hello World）也是存放在棧內存中，而new出來的字符串對象（即String對象）是存放在堆內存中。如果定義String s=“Hello World”和String w=“Hello World”，s==w嗎？肯定是true，因爲他們指向的是同一個Hello World。

堆內存沒有數據共享的特點，前面定義的String s = new String("Hello World");後，變量s在棧內存內，Hello World 這個String對象在堆內存內。如果定義String w =new String("Hello World");，則會在堆內存創建一個新的String對象，變量w存放在棧內存，w指向這個新的String對象。堆內存中不同對象（指同一類型的不同對象）的比較如果用==則結果肯定都是false，比如s==w？當然不等，s和w指向堆內存中不同的String對象。如果判斷兩個String對象相等呢？用equals方法。

說了這麼多隻是說了這道題的鋪墊知識，還沒進入主題，下面分析這道題。MESSAGE成員變量及其指向的字符串常量肯定都是在棧內存裏的，變量a運算完也是指向一個字符串“taobao”啊？是不是同一個呢？這涉及到編譯器優化問題。對於字符串常量的相加，在編譯時直接將字符串合併，而不是等到運行時再合併。也就是說

String a = "tao"+"bao";和String a = "taobao";編譯出的字節碼是一樣的。所以等到運行時，根據上面說的棧內存是數據共享原則，a和MESSAGE指向的是同一個字符串。而對於後面的(b+c)又是什麼情況呢？b+c只能等到運行時才能判定是什麼字符串，編譯器不會優化，想想這也是有道理的，編譯器怕你對b的值改變，所以編譯器不會優化。運行時b+c計算出來的"taobao"和棧內存裏已經有的"taobao"是一個嗎？不是。b+c計算出來的"taobao"應該是放在堆內存中的String對象。這可以通過System.out.println( (b+c)==MESSAGE);的結果爲false來證明這一點。如果計算出來的b+c也是在棧內存，那結果應該是true。Java對String的相加是通過StringBuffer實現的，先構造一個StringBuffer裏面存放”tao”,然後調用append()方法追加”bao”，然後將值爲”taobao”的StringBuffer轉化成String對象。StringBuffer對象在堆內存中，那轉換成的String對象理所應當的也是在堆內存中。下面改造一下這個語句System.out.println( (b+c).intern()==MESSAGE);結果是true，intern()方法會先檢查String池(或者說成棧內存)中是否存在相同的字符串常量，如果有就返回。所以intern()返回的就是MESSAGE指向的"taobao"。再把變量b和c的定義改一下

       final String b = "tao";
       final String c = "bao";
       System.out.println( (b+c)==MESSAGE);

現在b和c不可能再次賦值了，所以編譯器將b+c編譯成了”taobao”。因此，這時的結果是true。

在字符串相加中，只要有一個是非final類型的變量，編譯器就不會優化，因爲這樣的變量可能發生改變，所以編譯器不可能將這樣的變量替換成常量。例如將變量b的final去掉，結果又變成了false。這也就意味着會用到StringBuffer對象，計算的結果在堆內存中。

如果對指向堆內存中的對象的String變量調用intern()會怎麼樣呢？實際上這個問題已經說過了，(b+c).intern()，b+c的結果就是在堆內存中。對於指向棧內存中字符串常量的變量調用intern()返回的還是它自己，沒有多大意義。它會根據堆內存中對象的值，去查找String池中是否有相同的字符串，如果有就將變量指向這個string池中的變量。

      String a = "tao"+"bao";
      String b = new String("taobao");
      System.out.println(a==MESSAGE); //true 
      System.out.println(b==MESSAGE);  //false
      b = b.intern();
      System.out.println(b==MESSAGE); //true
      System.out.println(a==a.intern()); //true

參考博文：

http://topic.csdn.net/u/20090512/22/934b9543-f793-4517-bb70-3a412c8a5557.html

http://olduan.blog.163.com/blog/static/933079052009525258690/

http://blog.csdn.net/lichd_lcs/archive/2005/04/13/345947.aspx