Java技术——你真的了解String类的intern()方法吗

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0.引言

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什么都先不说，先看下面这个引入的例子：

String str1 = new String("SEU")+ new String("Calvin");    
System.out.println(str1.intern() == str1); 
System.out.println(str1 == "SEUCalvin");

本人JDK版本1.8，输出结果为：

true
true

String str2 = "SEUCalvin";//新加的一行代码，其余不变
String str1 = new String("SEU")+ new String("Calvin");    
System.out.println(str1.intern() == str1); 
System.out.println(str1 == "SEUCalvin"); 

false
false

是不是感觉莫名其妙，新定义的str2好像和str1没有半毛钱的关系，怎么会影响到有关str1的输出结果呢？其实这都是intern()方法搞的鬼！看完这篇文章，你就会明白。o(∩_∩)o 

说实话我本来想总结一篇Android内存泄漏的文章的，查阅了很多资料，发现不得不从Java的OOM讲起，讲Java的OOM又不得不讲Java的虚拟机架构。如果不了解JVM的同学可以查看此篇 JVM——Java虚拟机架构。（这篇文章已经被我修改过N多次了，个人感觉还是挺全面清晰的，每次看都会有新的理解。）

在JVM架构一文中也有介绍，在JVM运行时数据区中的方法区有一个常量池，但是发现在JDK1.6以后常量池被放置在了堆空间，因此常量池位置的不同影响到了String的intern()方法的表现。深入了解后发现还是值得写下来记录一下的。

1.为什么要介绍intern()方法

intern()方法设计的初衷，就是重用String对象，以节省内存消耗。这么说可能有点抽象，那么就用例子来证明。

static final int MAX = 100000;
static final String[] arr = new String[MAX];

public static void main(String[] args) throws Exception {
	//为长度为10的Integer数组随机赋值
	Integer[] sample = new Integer[10];
	Random random = new Random(1000);
	for (int i = 0; i < sample.length; i++) {
	    sample[i] = random.nextInt();
	}
	//记录程序开始时间
	long t = System.currentTimeMillis();
	//使用/不使用intern方法为10万个String赋值，值来自于Integer数组的10个数
	    for (int i = 0; i < MAX; i++) {
	        arr[i] = new String(String.valueOf(sample[i % sample.length]));
	        //arr[i] = new String(String.valueOf(sample[i % sample.length])).intern();
	    }
	    System.out.println((System.currentTimeMillis() - t) + "ms");
	    System.gc();
}

这个例子也比较简单，就是为了证明使用intern()比不使用intern()消耗的内存更少。

先定义一个长度为10的Integer数组，并随机为其赋值，在通过for循环为长度为10万的String对象依次赋值，这些值都来自于Integer数组。两种情况分别运行，可通过Window ---> Preferences --> Java --> Installed JREs设置JVM启动参数为-agentlib:hprof=heap=dump,format=b，将程序运行完后的hprof置于工程目录下。再通过MAT插件查看该hprof文件。
两次实验结果如下：

从运行结果来看，不使用intern()的情况下，程序生成了101762个String对象，而使用了intern()方法时，程序仅生成了1772个String对象。自然也证明了intern()节省内存的结论。

细心的同学会发现使用了intern()方法后程序运行时间有所增加。这是因为程序中每次都是用了new String后又进行intern()操作的耗时时间，但是不使用intern()占用内存空间导致GC的时间是要远远大于这点时间的。 

2.深入认识intern()方法

JDK1.7后，常量池被放入到堆空间中，这导致intern()函数的功能不同，具体怎么个不同法，且看看下面代码：

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

String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);

输出结果为：

JDK1.6以及以下：false false
JDK1.7以及以上：false true

再分别调整上面代码2.3行、7.8行的顺序：

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

String s3 = new String("1") + new String("1");
String s4 = "11";
s3.intern();
System.out.println(s3 == s4);

输出结果为：

JDK1.6以及以下：false false
JDK1.7以及以上：false false

下面依据上面代码对intern()方法进行分析：

2.1 JDK1.6

在JDK1.6中所有的输出结果都是 false，因为JDK1.6以及以前版本中，常量池是放在 Perm 区（属于方法区）中的，熟悉JVM的话应该知道这是和堆区完全分开的。

使用引号声明的字符串都是会直接在字符串常量池中生成的，而 new 出来的 String 对象是放在堆空间中的。所以两者的内存地址肯定是不相同的，即使调用了intern()方法也是不影响的。如果不清楚String类的“==”和equals()的区别可以查看我的这篇博文Java面试——从Java堆、栈角度比较equals和==的区别。

intern()方法在JDK1.6中的作用是：比如String s = new String("SEU_Calvin")，再调用s.intern()，此时返回值还是字符串"SEU_Calvin"，表面上看起来好像这个方法没什么用处。但实际上，在JDK1.6中它做了个小动作：检查字符串池里是否存在"SEU_Calvin"这么一个字符串，如果存在，就返回池里的字符串；如果不存在，该方法会把"SEU_Calvin"添加到字符串池中，然后再返回它的引用。然而在JDK1.7中却不是这样的，后面会讨论。

2.2 JDK1.7

针对JDK1.7以及以上的版本，我们将上面两段代码分开讨论。先看第一段代码的情况：

再把第一段代码贴一下便于查看：

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

String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);

String s = newString("1")，生成了常量池中的“1” 和堆空间中的字符串对象。

s.intern()，这一行的作用是s对象去常量池中寻找后发现"1"已经存在于常量池中了。

String s2 = "1"，这行代码是生成一个s2的引用指向常量池中的“1”对象。

结果就是 s 和 s2 的引用地址明显不同。因此返回了false。

String s3 = new String("1") + newString("1")，这行代码在字符串常量池中生成“1” ，并在堆空间中生成s3引用指向的对象（内容为"11"）。注意此时常量池中是没有 “11”对象的。

s3.intern()，这一行代码，是将 s3中的“11”字符串放入 String 常量池中，此时常量池中不存在“11”字符串，JDK1.6的做法是直接在常量池中生成一个 "11" 的对象。

但是在JDK1.7中，常量池中不需要再存储一份对象了，可以直接存储堆中的引用。这份引用直接指向 s3 引用的对象，也就是说s3.intern() ==s3会返回true。

String s4 = "11"， 这一行代码会直接去常量池中创建，但是发现已经有这个对象了，此时也就是指向 s3 引用对象的一个引用。因此s3 == s4返回了true。

下面继续分析第二段代码：

再把第二段代码贴一下便于查看：

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

String s3 = new String("1") + new String("1");
String s4 = "11";
s3.intern();
System.out.println(s3 == s4);

String s = newString("1")，生成了常量池中的“1” 和堆空间中的字符串对象。

String s2 = "1"，这行代码是生成一个s2的引用指向常量池中的“1”对象，但是发现已经存在了，那么就直接指向了它。

s.intern()，这一行在这里就没什么实际作用了。因为"1"已经存在了。

结果就是 s 和 s2 的引用地址明显不同。因此返回了false。

String s3 = new String("1") + newString("1")，这行代码在字符串常量池中生成“1” ，并在堆空间中生成s3引用指向的对象（内容为"11"）。注意此时常量池中是没有 “11”对象的。

String s4 = "11"， 这一行代码会直接去生成常量池中的"11"。

s3.intern()，这一行在这里就没什么实际作用了。因为"11"已经存在了。

结果就是 s3 和 s4 的引用地址明显不同。因此返回了false。

3 总结

终于要做Ending了。现在再来看一下开篇给的引入例子，是不是就很清晰了呢。

String str1 = new String("SEU") + new String("Calvin");      
System.out.println(str1.intern() == str1);   
System.out.println(str1 == "SEUCalvin");  

str1.intern() == str1就是上面例子中的情况，str1.intern()发现常量池中不存在“SEUCalvin”，因此指向了str1。 "SEUCalvin"在常量池中创建时，也就直接指向了str1了。两个都返回true就理所当然啦。

String str2 = "SEUCalvin";//新加的一行代码，其余不变
String str1 = new String("SEU")+ new String("Calvin");    
System.out.println(str1.intern() == str1); 
System.out.println(str1 == "SEUCalvin"); 

好了，本篇对intern的作用以及在JDK1.6和1.7中的实现原理的介绍就到此为止了。希望能给你带来帮助。

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