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聊聊java(八)堆、栈、常量池以及String类型的两种声明

你我他有个梦
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发布于 2017/04/05 15:27
字数 2391
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堆、栈、常量池

首先介绍一下堆、栈、常量池中存放的数据类型吧。

  • 堆:存放所有new出来的对象;
  • 栈:存放基本数据变量和对象的引用,对象(new出来的对象)本身不存在在栈中,而是存放在堆中或者常量池中(字符串对象存放在常量池中);
  • 常量池:存放基本类型常量和字符串常量。
  • 对于栈和常量池中的对象可以共享,对于堆中的对象不可以共享。栈中的数据大小和生命周期是可以确定的,当没有引用指向数据时,数据就会自动消失。堆中的对象由垃圾回收器负责回收,因此大小和生命周期不需要确定,具有很大的灵活性。
  • 对于字符串来说,其对象的引用都是存储在栈中的,如果是编译期已经创建好(用双引号定义的)就存储在常量池中,如果是运行期(new出来的对象)则存储在堆中。对于equals相等的字符串,在常量池中只有一份,而在堆中有多份,举个例子:

String str1="abc";
String str2="abc";
String str3="abc";
String str4=new String("abc");
String str5=new String("abc");

对于浅蓝色箭头,通过new操作产生一个字符串("abc")时,会先去常量池中查找是否有"abc"对象,如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象,然后堆中再创建一个常量池中此"abc"对象的拷贝对象,所以,对于String str=new String("abc"),如果常量池中原来没有"abc"则产生两个对象,否则产生一个对象。
而对于基础类型的变量和常量,变量和引用存储在栈中,常量存储在常量池中。例如:
int a1 = 1,a2 = 1,a3 = 1;
public static final int INT1 = 1;
public static final int INT1 = 1;
public static final int INT1 = 1;

另外,局部变量(形式参数)的数据存储在栈中,并且它随方法的消失而消失

java中特殊的String类型

Java中String是一个特殊的包装类数据有两种创建形式:
String s = "abc";
String s = new String("abc");
1.第一种先在栈中创建一个对String类的对象引用变量s,然后去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中,如果没有则在栈中创建三个char型的值'a'、'b'、'c',然后在堆中创建一个String对象object,它的值是刚才在栈中创建的三个char型值组成的数组{'a'、'b'、'c'},接着这个String对象object被存放进字符串常量池,最后将s指向这个对象的地址,如果"abc"已经被保存在字符串常量池中,则在字符串常量池中找到值为"abc"的对象object,然后将s指向这个对象的地址。
第一种特点:JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

2.第二种可以分解成两步1、String object = "abc";2、String s = new String(object);第一步参考第一种创建方式,而第二步由于"abc"已经被创建并保存到字符串常量池中,因此jvm只会在堆中新创建一个String对象,它的值共享栈中已有的三个char型值。

第二种特点:一概在堆中创建新对象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要创建新对象。

==和equals的区别

因为java所有类都继承于Object基类,而Object中equals用==来实现,所以equals和==是一样的,都是比较对象地址,java api里的类大部分都重写了equals方法,包括基本数据类型的封装类、String类等。对于String类==用于比较两个String对象的地址,equals则用于比较两个String对象的内容(值)。

例1.字符串常量池的使用

String s0 = "abc";
String s1 = "abc";
System.out.println(s0==s1); //true 可以看出s0和s1是指向同一个对象的。

例2.String中==和equals的区别

String s0 =new String ("abc");
String s1 =new String ("abc");
System.out.println(s0==s1); //false 可以看出用new的方式是生成不同的对象
System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比较的是两个String对象的内容(值)

例3.编译期确定

String s0="helloworld";
String s1="helloworld";
String s2="hello" + "word";
System.out.println( s0==s1 ); //true 可以看出s0跟s1是同一个对象
System.out.println( s0==s2 ); //true 可以看出s0跟s2是同一个对象
分析:因为例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量,它们在编译期就被确定了,所以s0==s1为true;而"hello”和"world”也都是字符串常量,当一个字符串由多个字符串常量连接而成时,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量,所以s2也是常量池中"helloworld”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2;

例4.编译期无法确定

String s0="helloworld";
String s1=new String("helloworld");
String s2="hello" + new String("world");
System.out.println( s0==s1 ); //false
System.out.println( s0==s2 ); //false
System.out.println( s1==s2 ); //false
分析:用new String() 创建的字符串不是常量,不能在编译期就确定,所以new String() 创建的字符串不放入常量池中,它们有自己的地址空间。

s0还是常量池中"helloworld”的引用,s1因为无法在编译期确定,所以是运行时创建的新对象"helloworld”的引用,s2因为有后半部分new String(”world”)所以也无法在编译期确定,所以也是一个新创建对象"helloworld”的引用;

例5.编译期优化

String s0 = "a1";
String s1 = "a" + 1;
System.out.println((s0 == s1)); //result = true
String s2 = "atrue";
String s3= "a" + "true";
System.out.println((s2 == s3)); //result = true
String s4 = "a3.4";
String s5 = "a" + 3.4;
System.out.println((a == b)); //result = true
分析:在程序编译期,JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值,拿"a" + 1来说,经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来,故上面程序最终的结果都为true。

例6.编译期无法确定

String s0 = "ab";
String s1 = "b";
String s2 = "a" + s1;
System.out.println((s0 == s2)); //result = false
分析:JVM对于字符串引用,由于在字符串的"+"连接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序编译期是无法确定的,即"a" + s1无法被编译器优化,只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给s2。所以上面程序的结果也就为false。

例7.编译期确定

String s0 = "ab";
final String s1 = "b";
String s2 = "a" + s1;
System.out.println((s0 == s2)); //result = true
分析:和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修饰,对于final修饰的变量,它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量 池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + s1和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

例8.编译期无法确定

String s0 = "ab";
final String s1 = getS1();
String s2 = "a" + s1;
System.out.println((s0 == s2)); //result = false
private static String getS1() { return "b"; }
分析:JVM对于字符串引用s1,它的值在编译期无法确定,只有在程序运行期调用方法后,将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为s2,故上面 程序的结果为false。

关于String的不可变设计

String是不可改变类(记:基本类型的包装类都是不可改变的)的典型代表,也是Immutable设计模式的典型应用,String变量一旦初始化后就不能更改,禁止改变对象的状态,从而增加共享对象的坚固性、减少对象访问的错误,同时还避免了在多线程共享时进行同步的需要。

Immutable模式的实现主要有以下两个要点:
1.除了构造函数之外,不应该有其它任何函数(至少是任何public函数)修改任何成员变量。
2.任何使成员变量获得新值的函数都应该将新的值保存在新的对象中,而保持原来的对象不被修改。

String的不可变性导致字符串变量使用+号的代价:

例9:

String s = "a" + "b" + "c";
String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "c";
String s4 = s1 + s2 + s3;
分析:变量s的创建等价于 String s = “abc”; 由上面例子可知编译器进行了优化,这里只创建了一个对象。由上面的例子也可以知道s4不能在编译期进行优化,其对象创建相当于:

StringBuffer temp = new StringBuffer();

temp.append(s1).append(s2).append(s3);

String s = temp.toString();  

由上面的分析结果,可就不难推断出String 采用连接运算符(+)效率低下原因分析,形如这样的代码:

每做一次 + 就产生个StringBuffer对象,然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuffer对象,然后append 字符串,如此循环直至结束。如果我们直接采用StringBuffer对象进行append的话,我们可以节省N - 1次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用,一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行append操作。

本文转载自:http://www.cnblogs.com/LeonNew/p/5314731.html

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