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Java 中的字符串常量池详解与陷阱

liuian 2025-07-28 18:13 51 浏览

在 Java 中,字符串(String)是最常用的引用类型之一。为了优化性能和内存,Java 使用了一种叫做**字符串常量池(String Constant Pool)**的机制。

这个机制既提升了效率,也埋下了许多容易踩坑的隐雷。比如:

String a = "hello";
String b = "hello";
System.out.println(a == b); // true

String c = new String("hello");
System.out.println(a == c); // false

为什么明明都是 "hello",结果却不一样?

本文将带你全面掌握字符串常量池的原理、特性及常见陷阱,助你在开发和面试中游刃有余。


一、什么是字符串常量池?

字符串常量池(String Pool)是 JVM 在堆内存中专门为字符串字面量开辟的一块特殊区域,用于存放不可变的字符串对象。

关键点

  • 字符串常量池是 共享 的,用来避免重复创建相同内容的字符串。
  • 只有通过**字面量方式(如 "abc")**创建的字符串才会被自动放入常量池。
  • 使用 new String("abc") 创建的是堆内的新对象,不会自动进入常量池。

二、"==" 与 equals 的大坑

示例:

String s1 = "Java";
String s2 = "Java";
System.out.println(s1 == s2);      // true
System.out.println(s1.equals(s2)); // true

String s3 = new String("Java");
System.out.println(s1 == s3);      // false
System.out.println(s1.equals(s3)); // true

为什么?

  • "Java" 是字面量,直接进入常量池,s1 和 s2 指向同一个地址。
  • new String("Java") 会新建对象,指向不同的堆内地址。
  • == 比较的是地址(引用是否相同),equals() 比较的是内容。

正确比较方式

永远使用 equals() 判断字符串是否相等。


三、String.intern() 的作用与原理

intern() 方法是字符串常量池机制的核心。

它做了什么?

如果池中已经包含一个等于此 String 对象的字符串,则返回池中的字符串;
否则,将此字符串添加到池中,并返回该引用。

示例:

String s1 = new String("abc");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "abc";

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

用途:

  • 在性能敏感场景(如很多字符串重复)中,可以用 intern() 减少内存开销
  • 但 intern() 也有开销,不建议在热路径频繁调用

四、JDK 不同版本下的常量池位置变化

版本

常量池位置

特点说明

JDK 1.6 及以前

方法区(永久代 PermGen)

内存有限,频繁使用 intern 可能溢出

JDK 1.7

堆内存中

常量池移到了堆,回收更灵活,但不等于无限制使用

JDK 1.8+

堆 + 元空间(Metaspace)

字符串常量池仍在堆,元空间影响类元数据


五、拼接陷阱:编译期 vs 运行期

字面量拼接:在编译期完成

String s1 = "Ja" + "va";
String s2 = "Java";
System.out.println(s1 == s2); // true

编译器会把 "Ja" + "va" 优化为 "Java",直接放入常量池。

变量拼接:在运行期创建新对象

String a = "Ja";
String b = "va";
String s1 = a + b; // 在堆上创建新的字符串对象
String s2 = "Java";

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

可以用 intern() 修复:

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

六、常见面试题快速拆解

题 1:

String s1 = "hello";
String s2 = new String("hello");
System.out.println(s1 == s2);

答案:false,字面量进池,new 创建堆对象。


题 2:

String s = new String("1") + new String("1");
s.intern();
String s2 = "11";
System.out.println(s == s2);

JDK 1.7+ 输出为 true

  • 因为 intern() 把 s 放入池中。
  • 后续的 "11" 复用池中 s 的引用。

(JDK 1.6 可能是 false,因为 intern 不是返回原引用)


题 3:

String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "ab";
String s4 = s1 + s2;
System.out.println(s3 == s4);

答案:false

  • s1 + s2 是变量拼接,运行期创建的新对象。
  • s3 是编译期字面量,常量池引用。

七、最佳实践与建议

建议

理由说明

使用字面量创建字符串

自动进入常量池,复用高,性能好

避免使用 == 比较字符串

容易出现引用地址不一致,产生逻辑错误

不频繁使用 intern()

有性能开销,仅在重复字符串场景使用

避免运行时拼接,推荐使用 StringBuilder

运行时拼接创建大量中间对象,性能差,推荐用 StringBuilder

注意版本差异(JDK 6、7、8)

intern() 行为和位置变化,影响兼容性


结语

Java 的字符串常量池机制为性能优化提供了强大支持,但也因其底层逻辑不透明而容易踩坑。

掌握其本质行为和适用场景,才能写出更高效、稳定、可维护的 Java 代码。


如果你在开发中也遇到过类似的字符串比较/拼接/缓存问题,欢迎在评论区留言分享你的经验。

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