Java中的字符串常量池详解

一、知识描述
字符串常量池是JVM为了提升字符串操作性能和减少内存开销而设计的一块特殊内存区域。它本质上是一个字符串缓存，用于存储字符串字面量和通过intern()方法添加的字符串引用，避免重复创建相同内容的字符串对象。

二、核心机制分析

1. 字符串常量池的位置演变

• JDK 1.6及之前：位于方法区（永久代）中，存放字符串对象本身
• JDK 1.7及之后：移动到堆内存中，只存储字符串对象的引用，实际对象仍在堆上创建

2. 字符串创建方式对比

// 方式1：字面量创建（直接使用常量池）
String s1 = "hello";
String s2 = "hello";

// 方式2：new关键字创建（在堆上新建对象）
String s3 = new String("hello");
String s4 = new String("hello");

三、内存结构演示

步骤1：字面量创建的内存过程

String a = "java";    // 1.检查常量池是否存在"java"
                       // 2.不存在则在常量池创建，a指向常量池引用
String b = "java";    // 3.直接复用常量池已有对象
System.out.println(a == b); // true（地址相同）

内存结构：

栈内存：a → 字符串常量池地址"java"
        b → 同一个常量池地址"java"

步骤2：new创建的内存过程

String c = new String("java");  // 1.先在常量池创建"java"（如果不存在）
                               // 2.在堆上创建新String对象
                               // 3.堆对象内部的value数组指向常量池的char[]
String d = new String("java");  // 4.再创建另一个堆对象
System.out.println(c == d);     // false（不同堆对象）

内存结构：

栈内存：c → 堆对象A地址
        d → 堆对象B地址
        
堆内存：对象A {value→常量池"java"}
        对象B {value→常量池"java"}
        
字符串常量池："java"（被两个堆对象共享）

四、intern()方法深度解析

1. intern()方法的作用

• JDK 1.6：将字符串复制到常量池并返回引用
• JDK 1.7+：在常量池记录堆中字符串的引用并返回

2. intern()使用示例

String str1 = new String("ja") + new String("va");
String str2 = str1.intern();  // 将str1的引用注册到常量池
String str3 = "java";

System.out.println(str1 == str2); // JDK1.7+ true
System.out.println(str1 == str3); // JDK1.7+ true

五、实际应用场景

场景1：避免重复创建大字符串

// 优化前：每次执行都在堆上创建新对象
for(int i=0; i<10000; i++) {
    String temp = new String("重复使用的固定内容");
}

// 优化后：复用常量池对象
for(int i=0; i<10000; i++) {
    String temp = "重复使用的固定内容"; // 常量池复用
}

场景2：intern()方法的内存优化

List<String> list = new ArrayList<>();
// 读取大量重复的字符串数据时
for(String data : sourceData) {
    // 使用intern()避免重复内容的字符串对象
    list.add(data.intern()); 
}

六、面试重点考察点

1. 经典面试题分析

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

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

2. 字符串拼接的特殊情况

String a = "hello";
String b = "world";
String c = "helloworld";

// 编译期优化：直接拼接字面量
String d = "hello" + "world"; // c == d: true

// 运行期拼接：在堆上创建新对象
String e = a + b;           // c == e: false
String f = a + "world";     // c == f: false

七、总结要点

1. 字面量创建优先使用常量池，new创建必然产生新堆对象
2. intern()方法可以主动将字符串加入常量池实现复用
3. 编译期确定的字符串拼接会优化为常量池查找
4. 运行时拼接（含变量）会通过StringBuilder在堆上创建新对象
5. 合理利用常量池可以显著减少内存占用，但过度使用intern()可能带来性能开销