展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Java中String在内存里到底是怎么存的

Java中String在内存里到底是怎么存的

字符串字面量存储在字符串常量池中,JDK7后常量池移至堆。newString("abc")会在堆创建实例,若常量池无对应字面量则额外创建。String具有不可变性、共享性和动态性,堆实例与常量池共享底层字符数组。

本文目录

    说在前面:

    关于JVM的五个核心数据区域,前面已经聊了三块内容。按照计划,接下来应该讲垃圾回收了。但学到这里时,发现有一个知识点绕不过去——String的存储机制。原因很简单:要搞懂GC,先得弄明白对象在堆里是怎么分配的。而String恰好是个典型例子——它既有对象实例在堆里,又有字面量待在常量池中,还牵扯到“两个对象还是一个新对象”这类经典问题。所以,趁这个机会插一篇文章,专门把String在内存里的位置彻底捋清楚。

    Ja va中String在内存里到底是怎么存的

    先问你一个问题

    String s1 = "abc";
    String s2 = new String("abc");

    这两行代码,s1和s2指向的,是同一个对象吗?

    不少人一开始会直觉认为:不都是“abc”吗,肯定一样啊。但答案是:不一样。s1指向的是常量池里的“abc”,而s2指向的是堆里new出来的那个实例。

    这个结论,可以说是理解String内存模型的认知转折点。下面我们就围绕这件事展开。

    字符串字面量存在哪里

    先说结论:字符串字面量,存在字符串常量池里。

    所谓字面量,就是你在代码里直接用双引号包起来的那些字符串,比如:

    "hello"
    "abc"
    "JVM 真的很难学"

    这些字符串在编译阶段,就会被编译器收进class文件的常量池。等到类加载完成之后,它们会被放进字符串常量池中。

    常量池的位置变过

    一个很有意思的细节是——字符串常量池的位置,在JDK 7的时候发生过一次迁移:

    JDK 版本 字符串常量池的位置
    JDK 6 及之前 方法区(永久代)
    JDK 7 起 堆中

    为什么搬?因为永久代(PermGen)的空间是固定且有限的。字符串常量池里的字符串一多,就容易把永久代撑爆,抛OutOfMemoryError: PermGen space。搬到堆里之后,堆空间可以动态扩展,GC也能更从容地管理它。

    new String("abc")到底干了什么

    这个操作,可以说是最值得搞明白的细节了,也是面试题里的常客。

    看这行代码:

    String s = new String("abc");

    很多人以为它就创建了一个对象。实际上最多创建了两个对象。

    拆解一下步骤:

    第一步:new指令在堆里创建一个String实例

    new关键字就是在堆上分配内存,创建一个String对象。这个对象此刻还是个“空壳”——它的值还没确定。

    第二步:JVM拿着字面量去常量池里找

    因为构造方法里传了"abc"这个字符串字面量,JVM会去字符串常量池里找一找,有没有"abc"这个字符串。

    这时候有两种情况:

    情况一:常量池里之前没有“abc”

    那JVM就会在常量池里创建一个"abc"对象。这时候就有两个对象了:一个是常量池里的"abc",一个是堆里的new String()实例。后者会引用前者的值。

    情况二:常量池里已经有“abc”了

    那就不创建新的了,直接复用已有的。这时候只创建了一个对象——就是堆里那个new String()实例。

    第三步:引用s存在当前方法的栈帧里

    不管创建了几个对象,最终s这个引用存在当前方法的栈帧里,指向堆里的那个String实例,而不是直接指向常量池里的“abc”。

    一张图看清楚

    栈(Stack)               堆(Heap)
    ┌──────────┐            ┌──────────────────────────┐
    │ s (引用)  │ ────────→ │  new String("abc") 实例   │
    └──────────┘            │                         │
                            │  字符串常量池(堆中)     │
                            │  ┌───────────────────┐  │
                            │  │    "abc" 字面量    │  │
                            │  └───────────────────┘  │
                            └──────────────────────────┘

    注意箭头的方向:s → new String("abc")实例 → 常量池中的"abc"(作为内部char[]引用)。

    怎么验证?

    写一段代码验证一下,结果就很清晰:

    String s1 = "abc";
    String s2 = new String("abc");
    
    System.out.println(s1 == s2);       // false:s1 指向常量池,s2 指向堆
    System.out.println(s1.equals(s2));  // true:内容是一样的

    s1 == s2是false,说明它们不是同一个对象——一个在常量池里,一个在堆里。而s1.equals(s2)是true,因为equals()比较的是字符串的内容,不是引用地址。

    字符串常量池的四个关键特性

    梳理下来,字符串常量池有四个关键特性值得记住:

    1. 不可变性

    String对象一旦创建,它的值就不能改了。你所做的任何“修改”操作(比如concat()、replace()、substring())都是创建了一个新对象,原来的字符串纹丝不动。

    很多人不理解为什么String要设计成不可变的。其实,不可变性是常量池能工作的前提——如果字符串可变,两个引用共享同一个“abc”,其中一个改了,另一个就跟着乱套了。

    2. 共享性

    相同的字符串字面量在常量池里只存一份。不管你在代码里写了多少次"hello",常量池里只会有一个"hello"对象,所有引用都指向它。

    这就是为什么前面那个例子可以用==判断:

    String x = "abc";
    String y = "abc";
    System.out.println(x == y);  // true:指向同一个常量池对象

    3. 动态性

    常量池不是编译完就定死了,程序跑起来之后也可以往里面加内容。

    最典型的例子是String.intern()方法:

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

    intern()的作用是:去常量池里找有没有相同内容的字符串,如果有就返回常量池里的那个引用;如果没有,就把当前字符串的内容放到常量池里。可以说,intern()方法的本质是:手动把堆里的字符串“注册”到常量池里。

    4. 位置挪到了堆里

    JDK 7之前常量池在永久代,JDK 7之后挪到了堆里。这样做的好处很明显:

    • 堆空间可以动态扩展,不用担心PermGen太小
    • 堆的GC机制更强,常量池里的无用字符串可以被回收(虽然概率不高,但至少有了这个能力)

    一个让人纠结了好久的细节

    学这篇的时候有一个细节让人纠结了很久:new String("abc")创建的两个对象,在内存里到底是什么关系?

    画一个更详细的图,帮助理解:

    栈                    堆
    ┌─────────┐         ┌────────────────────────────┐
    │ s        │ ──────→│ new String (value = char[]) │
    │ (引用)   │         │  ┌──────────────────────┐  │
    └─────────┘         │  │ char[] 引用 ────────→ │  │
                        │  └──────────────────────┘  │
                        │                            │
                        │ 字符串常量池               │
                        │  ┌──────────────────────┐  │
                        │  │ "abc" → char[]对象    │  │
                        │  └──────────────────────┘  │
                        └────────────────────────────┘

    new出来的String对象内部有一个value字段(char[]类型),它引用的就是常量池里那个"abc"的底层char数组。

    所以整个链路是:s(栈引用)→ new String实例(堆对象)→ 共享的char[]数组(常量池的底层数据)。

    也就是说,常量池里的"abc"和new出来的String,共享了底层的字符数据。常量池存了一份char[],堆里的对象拿着一个引用指向它,而不会再重复存一份内容。

    明白了这个机制,再回头看“两个对象”这个说法,才能真正理解是哪两个对象,以及它们之间的关系。

    最后串一下:和前面几篇的关系

    学到这里会发现,这一篇其实是把前面几篇的知识点串起来了:

    • 栈——方法里的String引用存在栈帧里
    • 堆——new String()的实例存在堆里
    • 方法区/元空间——类的字节码信息、class文件常量池在这个区域
    • 字符串常量池——JDK 7+在堆里,存字符串字面量

    一个简单的String s = new String("abc"),牵扯到了JVM三大内存区域。学完前三篇再回头看这个,确实有一种“哦,原来如此”的感觉。

    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Java
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Aperty macOS版
    Aperty macOS版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw macOS版
    AionClaw macOS版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy macOS版
    Loomy macOS版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirBuddy 3 macOS版
    AirBuddy 3 macOS版

    AirBuddy 3 是面向 macOS 的蓝牙外设增强工具,可集中查看 AirPods、Beats 与苹果设备电量,提供快速连接、播放控制、电量提醒、桌面小组件和多台 Mac 外设接力等功能。

    AirServer macOS版
    AirServer macOS版

    AirServer macOS版可把 Mac 转换为无线投屏接收端,通过 AirPlay 或 Google Cast 接收手机、平板和电脑画面,并支持多设备同时连接、高清镜像及会话录制,适合家庭娱乐、课堂教学、会议演示和应用展示。

    AnyDesk macOS版
    AnyDesk macOS版

    AnyDesk macOS版是一款适用于远程办公、设备维护和客户支持的远程桌面工具,可连接并操作异地计算机,支持文件传输、无人值守访问、会话权限控制及跨平台协作。

    WINDOWS 更多
    讯飞绘文 网页版
    讯飞绘文 网页版

    讯飞绘文网页版是科大讯飞推出的AI图文创作与内容运营工具,覆盖热点选题、文章生成、稿件校对、智能配图、排版发布和数据复盘等环节,适合自媒体创作者及内容团队在线使用。

    Maya(Autodesk Maya) Windows版
    Maya(Autodesk Maya) Windows版

    Autodesk Maya 是面向影视、电视、动画和游戏行业的专业三维制作软件,集多边形与 NURBS 建模、角色绑定、关键帧和动作捕捉动画、Bifrost 特效模拟、材质开发及 Arnold 渲染于一体,

    Aperty Windows版
    Aperty Windows版

    Aperty 是 Skylum 推出的 AI 人像修图软件,支持自然肤质修饰、瑕疵处理、面部与身体调整、预设及批量同步。

    火山引擎 网页版
    火山引擎 网页版

    火山引擎是字节跳动旗下企业级云与AI服务平台。聚焦大模型核心能力,依托字节自研豆包多模态大模型,凭借火山方舟一站式平台,提供模型精调、推理部署、智能应用搭建等全链路服务,结合高性能AI算力,助力各行业快速落地大模型数字化与智能化应用。

    立刻MV 网页版
    立刻MV 网页版

    立刻MV 面向音乐人、内容创作者和品牌团队,帮助用户低成本完成歌曲 MV、歌词视频、AI 分镜、图生视频与最终合成。

    蛙蛙写作 网页版
    蛙蛙写作 网页版

    蛙蛙写作 AI 创作工具,覆盖小说、剧本、文案,一键生成文稿,打通文字转视频全流程,高效解决创作难题。

    讯飞智作 网页版
    讯飞智作 网页版

    讯飞智作是一款基于语音合成技术、虚拟人驱动技术与数字人形象声音构建能力的 AI 数字人音视频创作平台。

    超级简历WonderCV 网页版
    超级简历WonderCV 网页版

    超级简历WonderCV是面向应届生和AI小白的智能求职平台,覆盖简历、面试与职业规划。

    音述AI 网页版
    音述AI 网页版

    音述AI,是一个以“用声音述说故事”为核心的 AI 音乐创作与声音分享社区。

    AionClaw Windows版
    AionClaw Windows版

    AionClaw 是可在桌面端运行的任务型 AI 助手,通过数字专家与技能市场组合办公、创作、数据和开发能力。

    Loomy Windows版
    Loomy Windows版

    Loomy 是科大讯飞推出的桌面 AI 助手,可通过对话、任务与工作目录协助处理办公、内容创作和资料整理。

    AirServer Windows版
    AirServer Windows版

    AirServer Windows版可把电脑变成AirPlay、Google Cast和Miracast无线投屏接收端,适合会议演示、课堂教学及家庭大屏分享。发送设备通常无需另装客户端,并可同时接收和智能排列多个镜像会话。