Java String关键字学习

在学习String类之前先看看如下的代码块

public String gets1() {
    return "" + System.currentTimeMillis();
}

public String gets2() {
    return String.valueOf(System.currentTimeMillis());
}

public String gets3() {
    return new String("") + System.currentTimeMillis();
}

很显然三个方法都是输出当前时间戳string类型的数据，那么他们有什么不同呢？反编译得出三个方法的操作细节

public java.lang.String gets1();
Code:
   0: new           #2                  // class java/lang/StringBuilder
   3: dup
   4: invokespecial #3                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   7: ldc           #4                  // String
   9: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  12: invokestatic  #6                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
  15: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(J)Ljava/lang/StringBuilder;
  18: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
  21: areturn'
  
public java.lang.String gets2();
Code:
   0: invokestatic  #6                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
   3: invokestatic  #9                  // Method java/lang/String.valueOf:(J)Ljava/lang/String;
   6: areturn

public java.lang.String gets3();
Code:
   0: new           #2                  // class java/lang/StringBuilder
   3: dup
   4: invokespecial #3                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   7: new           #10                 // class java/lang/String
  10: dup
  11: ldc           #4                  // String
  13: invokespecial #11                 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
  16: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  19: invokestatic  #6                  // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J
  22: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(J)Ljava/lang/StringBuilder;
  25: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
  28: areturn

• 方法1："" + System.currentTimeMillis() 是通过StringBuilder的append方法添加了一个空字符串以及当前时间戳，然后通过toString方法生成一个全新的String对象。使用了一个StringBuilder对象，一个String对象
• 方法2：String.valueOf(System.currentTimeMillis()) 直接获取到当前时间戳，然后创建一个String对象。使用了一个String对象
• 方法3：new String("") + System.currentTimeMillis() 则最麻烦，先创建了StringBuilder对象，然后新建一个为空字符串的string对象，通过append方法添加进去，最后toString创建一个新的String对象。使用了一个StringBuilder对象，两个String对象

很明显上述三个方法中方法2是最优的，那么这是为什么呢？接下来就深入学习一下String 类。在学习之前先了解下JVM的组成结构

• 堆：jvm运行中申请的对象存放的位置。也就是所说的新生代+老年代，YGC就发生在这里
• 虚拟机栈：每个方法在被调用执行时都会创建一个虚拟机栈，用于存储临时的遍历、方法等信息。调用相当于进栈，返回结果则相当于出栈，异常输出的栈信息就是从这里来的。
• 本地方法栈：也是方法调用，只是调用的方法是本地native方法
• 方法区：存储的类的结构信息，静态变量等信息。也就是永生代，发生FULL GC的地方（Java8中以元空间代替了永生代这个概念）
• 常量池：方法区的一部分，用来存放各种生成的字面量，例如定义的一个String类型的数据（Java7中把常量池移到了堆中）

1、创建字符串

创建字符串一般就两种方法

• String s1="hello"
• String s2=new String("hello")

第一种方法是在栈中创建一个String类型的引用s1，然后在常量池中寻找，如果常量池中存在hello的字符串数据，则直接把s1指向常量池中hello的地址；否则会在常量池中创建hello这个字符串数据，然后把s1指向新创建的hello地址。

第二种方法是在栈中创建一个String类型的引用s2，然后在常量池中寻找，如果常量池中存在该数据，则在堆中复制拷贝该数据，然后把s2指向堆中新建的地址；否则会创建一个字符串存放在常量池中，然后进行拷贝一份到堆中，s2指向堆的地址。

通过new创建的string一定会在堆中创建一份数据，同时常量池肯定有一个值的备份操作；而单独的字符串则是直接指向常量池，所以一般还是使用字符串更好些，具体可看如下的图解

创建字符串

2、字符串 + 操作

• String s1="helloworld"
• String s2="hello" + "world"
• String s3=new String("hello") + "world"

System.out.println(s1 == s2);  // true
System.out.println(s2 == s3);  // false
System.out.println(s1 == s3);  // false

代码中"hello" + "world"在编译期已经知道了数据情况（使用javac编译查看class文件会发现s1和s2是一致的），JVM会自动优化使得s1和s2是一样的，s3由于有new操作，所以需要StringBuilder的append完成，具体可看如下图解。

字符串 + 操作

3、字符串变量 + 操作

• String s1="hello"
• String s2="world"
• String s3="helloworld"
• String s4=s1 + s2

System.out.println(s3 == s4);  // true

这里的样例和上一个样例存在一些差别，这里的s4是由s1 + s2获得的，在编译期无法感知到其实际值，在运行期时会利用StringBuilder的append剩下一个新的String对象，所以s3指向的是常量池，而s4指向的堆，两者自然是不一样的。

s4 = new StringBuilder()).append(s1).append(s2).toString()

4、带final的字符串变量 + 操作

• final String s1="hello"
• String s2="world"
• String s3="helloworld"
• String s4=s1 + "world"
• String s5=s1 + s2

System.out.println(s3 == s4);  // true
System.out.println(s3 == s5); // false

javac编译之后的class文件如下

String var1 = "world";
String var2 = "helloworld";
String var3 = "helloworld";
String var4 = "hello" + var1;
System.out.println(var2 == var3);
System.out.println(var2 == var4);

添加了final关键字修饰的变量在编译期会被对应的字符串直接替换掉，相当于字符串数据，而包含了字符串变量的+操作则依旧是使用了StringBuilder

5、intern() 方法

String.intern方法是一个native方法，获取的是当前字符串在常量池的数据，如果常量池存在该数据则直接返回，如果不存在则把该数据添加到常量池中后返回，所以有String s1 = "abc" 和 String s2 = s1.intern() 中的s1 == s2和String s1="world" 和 String s2=new String("world") 中 s1.intern() == s2.intern()

总结

String 本身是final类型的类，在日常使用中需要频繁的做字符串合并操作时，尽可能的使用StringBuilder（如需要考虑线程安全则使用StringBuffer），降低无谓的字符串创建操作，在保证安全的情况下，提高效率！