016：字符串对象在JVM中是如何存放的

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本文首发于公众号：javaadu

典型答案

字符串对象在JVM中可能有两个存放的位置：字符串常量池或堆内存。

• 使用常量字符串初始化的字符串对象，它的值存放在字符串常量池中
• 使用字符串构造方法创建的字符串对象，它的值存放在堆内存中

String提供了一个API——java.lang.String.intern()，这个API可以手动将一个字符串对象的值转移到字符串常量池中。

在1.7之前，字符串常量池是在PermGen区域，这个区域的大小是固定的——不能在运行时根据需要扩大，也不能被垃圾收集器回收，因此如果程序中有太多的字符串调用了intern方法的话，就可能造成OOM。

在1.7以后，字符串常量池移到了堆内存中，并且可以被垃圾收集器回收，这个改动降低了字符串常量池OOM的风险。

知识点总结

案例分析

字符串常量池案例.png

String s1 = "javaadu";
String s2 = "javaadu";
String s3 = new String("javaadu");
        
System.out.println(s1 == s2); //true
System.out.println(s1 == s3); //false

String s4 = s3.intern();
System.out.println(s1 == s4); //true

intern方法源码分析

intern方法的实现底层是一个native方法，在Hotspot JVM里字符串常量池它的逻辑在注释里写得很清楚：如果常量池中有这个字符串常量，就直接返回，否则将
该字符串对象的值存入常量池，再返回。

java.lang_.String-1.png

这里以openjdk 1.8的源码为例，跟下intern方法的底层实现，String.java文件对应的C文件是String.c：

JNIEXPORT jobject JNICALL
Java_java_lang_String_intern(JNIEnv *env, jobject this)
{
    return JVM_InternString(env, this);
}

JVM_InternString这个方法的定义在jvm.h，实现在jvm.cpp中，在JVM中，Java世界和C++世界的连接层就是jvm.h和jvm.cpp这两文件。

// String support ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str))
  JVMWrapper("JVM_InternString");
  JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam;
  if (str == NULL) return NULL;
  oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str);
  oop result = StringTable::intern(string, CHECK_NULL);
  return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result);
JVM_END

可以看出，字符串常量池在JVM内部就是一个HashTable，也就是上面代码中的StringTable。

根据StringTable::intern方法跟下去，就可以跟到下面这段代码中，如果找到了就直接返回found_string，如果没有找到，就将当前的字符串加入到HashTable中，然后再返回。

oop StringTable::intern(Handle string_or_null, jchar* name,
                        int len, TRAPS) {
  unsigned int hashValue = hash_string(name, len);
  int index = the_table()->hash_to_index(hashValue);
  oop found_string = the_table()->lookup(index, name, len, hashValue);

  // Found
  if (found_string != NULL) {
    ensure_string_alive(found_string);
    return found_string;
  }
  
  // …… ……

  Handle string;
  // try to reuse the string if possible
  if (!string_or_null.is_null()) {
    string = string_or_null;
  } else {
    string = java_lang_String::create_from_unicode(name, len, CHECK_NULL);
  }
  
  //…… ……

  // Grab the StringTable_lock before getting the_table() because it could change at safepoint.
  oop added_or_found;
  {
    MutexLocker ml(StringTable_lock, THREAD);
    // Otherwise, add to symbol to table
    added_or_found = the_table()->basic_add(index, string, name, len,
                                  hashValue, CHECK_NULL);
  }

相关问题

1. 015：为什么Java中的String对象是不可变的。

参考资料

1. https://tech.meituan.com/2014/03/06/in-depth-understanding-string-intern.html
2. https://www.journaldev.com/797/what-is-java-string-pool
3. https://www.baeldung.com/java-string-pool

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