JAVA面試題解惑系列（二）——到底創建了幾個String對象？

我們首先來看一段代碼：
Java代碼
String str=new String("abc");  

緊接着這段代碼之後的往往是這個問題，那就是這行代碼究竟創建了幾個String對象呢？相信大家對這道題並不陌生，答案也是衆所周知的，2個。接下來我們就從這道題展開，一起回顧一下與創建String對象相關的一些JAVA知識。

我們可以把上面這行代碼分成String str、=、"abc"和new String()四部分來看待。String str只是定義了一個名爲str的String類型的變量，因此它並沒有創建對象；=是對變量str進行初始化，將某個對象的引用（或者叫句柄）賦值給它，顯然也沒有創建對象；現在只剩下new String("abc")了。那麼，new String("abc")爲什麼又能被看成"abc"和new String()呢？我們來看一下被我們調用了的String的構造器：
Java代碼
public String(String original) {   
    //other code ...   
}  

大家都知道，我們常用的創建一個類的實例（對象）的方法有以下兩種：

1、使用new創建對象。
2、調用Class類的newInstance方法，利用反射機制創建對象。

我們正是使用new調用了String類的上面那個構造器方法創建了一個對象，並將它的引用賦值給了str變量。同時我們注意到，被調用的構造器方法接受的參數也是一個String對象，這個對象正是"abc"。由此我們又要引入另外一種創建String對象的方式的討論——引號內包含文本。

這種方式是String特有的，並且它與new的方式存在很大區別。
Java代碼
String str="abc";  

毫無疑問，這行代碼創建了一個String對象。
Java代碼
String a="abc";   
String b="abc";  

那這裏呢？答案還是一個。
Java代碼
String a="ab"+"cd";  

再看看這裏呢？答案仍是一個。有點奇怪嗎？說到這裏，我們就需要引入對字符串池相關知識的回顧了。

在JAVA虛擬機（JVM）中存在着一個字符串池，其中保存着很多String對象，並且可以被共享使用，因此它提高了效率。由於String類是final的，它的值一經創建就不可改變，因此我們不用擔心String對象共享而帶來程序的混亂。字符串池由String類維護，我們可以調用intern()方法來訪問字符串池。

我們再回頭看看String a="abc";，這行代碼被執行的時候，JAVA虛擬機首先在字符串池中查找是否已經存在了值爲"abc"的這麼一個對象，它的判斷依據是String類equals(Object obj)方法的返回值。如果有，則不再創建新的對象，直接返回已存在對象的引用；如果沒有，則先創建這個對象，然後把它加入到字符串池中，再將它的引用返回。因此，我們不難理解前面三個例子中頭兩個例子爲什麼是這個答案了。

對於第三個例子：
Java代碼
String a="ab"+"cd";  

由於常量的值在編譯的時候就被確定了。在這裏，"ab"和"cd"都是常量，因此變量a的值在編譯時就可以確定。這行代碼編譯後的效果等同於：
Java代碼
String a="abcd";  

因此這裏只創建了一個對象"abcd"，並且它被保存在字符串池裏了。

現在問題又來了，是不是所有經過“+”連接後得到的字符串都會被添加到字符串池中呢？我們都知道“==”可以用來比較兩個變量，它有以下兩種情況：

1、如果比較的是兩個基本類型（char，byte，short，int，long，float，double，boolean），則是判斷它們的值是否相等。
2、如果表較的是兩個對象變量，則是判斷它們的引用是否指向同一個對象。

下面我們就用“==”來做幾個測試。爲了便於說明，我們把指向字符串池中已經存在的對象也視爲該對象被加入了字符串池：
Java代碼
public class StringTest {   
    public static void main(String[] args) {   
        String a = "ab";// 創建了一個對象，並加入字符串池中   
        System.out.println("String a = "ab";");   
        String b = "cd";// 創建了一個對象，並加入字符串池中   
        System.out.println("String b = "cd";");   
        String c = "abcd";// 創建了一個對象，並加入字符串池中   
  
        String d = "ab" + "cd";   
        // 如果d和c指向了同一個對象，則說明d也被加入了字符串池   
        if (d == c) {   
            System.out.println(""ab"+"cd" 創建的對象 "加入了" 字符串池中");   
        }   
        // 如果d和c沒有指向了同一個對象，則說明d沒有被加入字符串池   
        else {   
            System.out.println(""ab"+"cd" 創建的對象 "沒加入" 字符串池中");   
        }   
  
        String e = a + "cd";   
        // 如果e和c指向了同一個對象，則說明e也被加入了字符串池   
        if (e == c) {   
            System.out.println(" a  +"cd" 創建的對象 "加入了" 字符串池中");   
        }   
        // 如果e和c沒有指向了同一個對象，則說明e沒有被加入字符串池   
        else {   
            System.out.println(" a  +"cd" 創建的對象 "沒加入" 字符串池中");   
        }   
  
        String f = "ab" + b;   
        // 如果f和c指向了同一個對象，則說明f也被加入了字符串池   
        if (f == c) {   
            System.out.println(""ab"+ b   創建的對象 "加入了" 字符串池中");   
        }   
        // 如果f和c沒有指向了同一個對象，則說明f沒有被加入字符串池   
        else {   
            System.out.println(""ab"+ b   創建的對象 "沒加入" 字符串池中");   
        }   
  
        String g = a + b;   
        // 如果g和c指向了同一個對象，則說明g也被加入了字符串池   
        if (g == c) {   
            System.out.println(" a  + b   創建的對象 "加入了" 字符串池中");   
        }   
        // 如果g和c沒有指向了同一個對象，則說明g沒有被加入字符串池   
        else {   
            System.out.println(" a  + b   創建的對象 "沒加入" 字符串池中");   
        }   
    }   
}  

運行結果如下：

1、String a = "ab";
2、String b = "cd";
3、"ab"+"cd" 創建的對象 "加入了" 字符串池中
4、a +"cd" 創建的對象 "沒加入" 字符串池中
5、"ab"+ b 創建的對象 "沒加入" 字符串池中
6、a + b 創建的對象 "沒加入" 字符串池中

從上面的結果中我們不難看出，只有使用引號包含文本的方式創建的String對象之間使用“+”連接產生的新對象纔會被加入字符串池中。對於所有包含new方式新建對象（包括null）的“+”連接表達式，它所產生的新對象都不會被加入字符串池中，對此我們不再贅述。

但是有一種情況需要引起我們的注意。請看下面的代碼：
Java代碼
public class StringStaticTest {   
    // 常量A   
    public static final String A = "ab";   
  
    // 常量B   
    public static final String B = "cd";   
  
    public static void main(String[] args) {   
        // 將兩個常量用+連接對s進行初始化   
        String s = A + B;   
        String t = "abcd";   
        if (s == t) {   
            System.out.println("s等於t，它們是同一個對象");   
        } else {   
            System.out.println("s不等於t，它們不是同一個對象");   
        }   
    }   
}  

這段代碼的運行結果如下：

1、s等於t，它們是同一個對象

這又是爲什麼呢？原因是這樣的，對於常量來講，它的值是固定的，因此在編譯期就能被確定了，而變量的值只有到運行時才能被確定，因爲這個變量可以被不同的方法調用，從而可能引起值的改變。在上面的例子中，A和B都是常量，值是固定的，因此s的值也是固定的，它在類被編譯時就已經確定了。也就是說：
Java代碼
String s=A+B;  

等同於：
Java代碼
String s="ab"+"cd";  

我對上面的例子稍加改變看看會出現什麼情況：
Java代碼
public class StringStaticTest {   
    // 常量A   
    public static final String A;   
  
    // 常量B   
    public static final String B;   
  
    static {   
        A = "ab";   
        B = "cd";   
    }   
  
    public static void main(String[] args) {   
        // 將兩個常量用+連接對s進行初始化   
        String s = A + B;   
        String t = "abcd";   
        if (s == t) {   
            System.out.println("s等於t，它們是同一個對象");   
        } else {   
            System.out.println("s不等於t，它們不是同一個對象");   
        }   
    }   
}  

它的運行結果是這樣：

1、s不等於t，它們不是同一個對象

只是做了一點改動，結果就和剛剛的例子恰好相反。我們再來分析一下。A和B雖然被定義爲常量（只能被賦值一次），但是它們都沒有馬上被賦值。在運算出s的值之前，他們何時被賦值，以及被賦予什麼樣的值，都是個變數。因此A和B在被賦值之前，性質類似於一個變量。那麼s就不能在編譯期被確定，而只能在運行時被創建了。

由於字符串池中對象的共享能夠帶來效率的提高，因此我們提倡大家用引號包含文本的方式來創建String對象，實際上這也是我們在編程中常採用的。

接下來我們再來看看intern()方法，它的定義如下：
Java代碼
public native String intern();  

這是一個本地方法。在調用這個方法時，JAVA虛擬機首先檢查字符串池中是否已經存在與該對象值相等對象存在，如果有則返回字符串池中對象的引用；如果沒有，則先在字符串池中創建一個相同值的String對象，然後再將它的引用返回。

我們來看這段代碼：
Java代碼
public class StringInternTest {   
    public static void main(String[] args) {   
        // 使用char數組來初始化a，避免在a被創建之前字符串池中已經存在了值爲"abcd"的對象   
        String a = new String(new char[] { 'a', 'b', 'c', 'd' });   
        String b = a.intern();   
        if (b == a) {   
            System.out.println("b被加入了字符串池中，沒有新建對象");   
        } else {   
            System.out.println("b沒被加入字符串池中，新建了對象");   
        }   
    }   
}  

運行結果：

1、b沒被加入字符串池中，新建了對象

如果String類的intern()方法在沒有找到相同值的對象時，是把當前對象加入字符串池中，然後返回它的引用的話，那麼b和a指向的就是同一個對象；否則b指向的對象就是JAVA虛擬機在字符串池中新建的，只是它的值與a相同罷了。上面這段代碼的運行結果恰恰印證了這一點。

最後我們再來說說String對象在JAVA虛擬機（JVM）中的存儲，以及字符串池與堆（heap）和棧（stack）的關係。我們首先回顧一下堆和棧的區別：

1、棧（stack）：主要保存基本類型（或者叫內置類型）（char、byte、short、int、long、float、double、boolean）和對象的引用，數據可以共享，速度僅次於寄存器（register），快於堆。
2、堆（heap）：用於存儲對象。

我們查看String類的源碼就會發現，它有一個value屬性，保存着String對象的值，類型是char[]，這也正說明了字符串就是字符的序列。

當執行String a="abc";時，JAVA虛擬機會在棧中創建三個char型的值'a'、'b'和'c'，然後在堆中創建一個String對象，它的值（value）是剛纔在棧中創建的三個char型值組成的數組{'a','b','c'}，最後這個新創建的String對象會被添加到字符串池中。如果我們接着執行String b=new String("abc");代碼，由於"abc"已經被創建並保存於字符串池中，因此JAVA虛擬機只會在堆中新創建一個String對象，但是它的值（value）是共享前一行代碼執行時在棧中創建的三個char型值值'a'、'b'和'c'。

說到這裏，我們對於篇首提出的String str=new String("abc")爲什麼是創建了兩個對象這個問題就已經相當明瞭了。