字符串intern()方法详解

1. intern()方法简介

如果字符串s在字符串常量池中存在对应字面量，则intern()方法返回该字面量的地址；如果不存在，则创建一个对应的字面量，并返回该字面量的地址

2. String对象与字面量的intern()区别

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("字符串");
        String s2 = "字符串";
        System.out.println(s2 == s2.intern());
        System.out.println(s1 == s1.intern());
        System.out.println(s1.intern() == s2.intern());
    }

结果是True / False / True，解释如下：

• 对于字符串字面量s2而言，它本身就是字符串常量池中"字符串"常量的引用，因此s2.intern()返回的是字符串常量池中“字符串”常量的地址，与s2本身是相等的，所以为true
• 对于String对象s1而言，它是一个指向堆空间String对象的引用。String对象中保存着一个final byte[]用于存储字符串的value，该成员又指向了字符串常量池中“字符串”这个字面量。因此调用s1.intern()，返回的是字符串常量池中"字符串"字面量的地址。s1本身存的是堆空间String对象的地址，因此二者不相等
• 不管是String对象，还是字面量，只要他们的值相等，调用intern()都会返回同一个字符串常量池的引用，因此s1.intern() == s2.intern()

3. 字符串加法与intern()

    public static void test04(){
        String s1 = "今天吃" + "炒饭";
        String s2 = new String("今天吃") + new String("炒饭");
        String s3 = new String("今天吃") + "炒饭";
        System.out.println(s1.intern() == s1);
        System.out.println(s2 == s2.intern());
        System.out.println(s3 == s3.intern());
    }

    //对应的.class字节码文件
    public static void test04() {
        String s1 = "今天吃炒饭";
        String var10000 = new String("今天吃");
        String s2 = var10000 + new String("炒饭");
        var10000 = new String("今天吃");
        String s3 = var10000 + "炒饭";
        System.out.println(s1.intern() == s1);
        System.out.println(s2 == s2.intern());
        System.out.println(s3 == s3.intern());
    }

返回结果为true / false / false，解析如下：

如果字符串加法中全是字面量相加，则在前端编译为.class字节码文件时，会被直接优化为加和，例如s1在.class文件中被优化为：s1 = "今天吃炒饭"，因此s1在被后端编译时，编译器/解释器是看不到相加的过程的，它等效于直接对s1以字面量赋值，所以s1 == s1.intern()

如果字符串加法中存在String对象，前端编译不会将其优化为字面量。关于这个过程，有视频/博客说用的是StringBuilder来做的相加，即new StringBuilder("今天吃").append("炒饭").toString()完成的调用。但是查看字节码文件后，发现新版的JDK不是使用此方式完成的。JDK15中，字符串相加的字节码指令为： 

 invokedynamic #61 <makeConcatWithConstants, BootstrapMethods #0>

它调用了一个makeConcatWithConstants的方法，此方法位于StringConcatFactory类中，JDK对该方法的描述为：

     This strategy replicates what StringBuilders are doing: it builds the
     * byte[] array on its own and passes that byte[] array to String
     * constructor. This strategy requires access to some private APIs in JDK,
     * most notably, the private String constructor that accepts byte[] arrays
     * without copying.

即底层是：拼接得到一个byte[]数组，然后传递给一个String的构造函数得到拼接结果。重点在于其构造函数的参数是byte[]，而不是String。因此单独看下方这一行代码，是不会出现"今天吃炒饭"这个字符串的，故字符串常量池中不会出现"今天吃炒饭"这个字面量。则调用s2.intern()方法时，会将s2的地址拷贝一份放到常量池中，然后返回s2的地址，故s2 == s2.intern()。

String s2 = new String("今天吃") + new String("炒饭");

但是这跟我们的结果不一样，结果中得到的是false，这个一个小坑。因为s1中我们令s1 = "今天吃" + "炒饭"，已经拼出了一个"今天吃炒饭"字面量，这才导致s1.intern()已经在常量池中得到了字面量。如果我们去掉第一行：

    public static void test04(){
        String s2 = new String("今天吃") + new String("炒饭");
        System.out.println(s2 == s2.intern());
    }

得到的结果就是true

4. StringBuilder与intern()

StringBuilder中维护着一个可变的byte[]用于存储数据，其append(String s)方法是为byte[]数组添加上一些数据，并更新byte[]的有效长度。因此在append过程中，是不会有任何新的字符串被产生的。仅当StringBuilder对象调用toString方法时，才会返回一个new出来的字符串。因此append()过程中，不会有任何中间值出现，例如String s1 = "a".append("b").append("c")，是不会出现"ab"这个字符串的，因为只有调用toString()方法后，才会真正得到字符串对象，其余都是byte[]数组

因此考察如下代码：

    public void test01(){
        String s1 = new StringBuffer("计算机").append("软件").toString();
        System.out.println(s1==s1.intern());
        System.out.println("计算机软件" == s1);
    }

打印true / true，解析如下：

• 首先出现了"计算机"和"软件"两个字符串常量，常量池中肯定存在二者。new StringBuffer .append()方法调用后，byte[]数组中存储着"计算机软件"的byte[]形式，此时字符串常量池中没有"计算机软件"这个字面量。调用toString()方法后，用byte[]作为参数传入构造器，也没有出现"计算机软件"这个字面量。即第一行代码执行结束后，s1中存储的是堆空间String的地址，且常量池中没有“计算机软件”这个字面量。
• 当调用s1.intern()后，由于字符串常量池和s1对象都在堆空间中，为了节省空间，不会再将"计算机软件"这个字面量copy一份到常量池中，而是将s1的地址拷贝一份，作为intern()方法的返回值。因此s1 == s1.intern()。此后再使用"计算机软件"这个字面量时，自动返回常量池中的地址，即s1的值，因此"计算机软件" == s1也为true

而对于以下代码：

        String s1 = new StringBuilder("字符串").toString();
        System.out.println(s1.intern() == s1);
        System.out.println(s1 == "字符串".intern());

得到的结果为false / false，原因如下：

在new StringBuilder的过程中，使用到了"字符串"这个字面量，因此new StringBuilder("字符串")已经在常量池中创建了"字符串"字面量。调用toString方法返回堆空间的地址。由于"字符串"字面量已经存在于常量池中，故s1.intern()返回其地址；而s1为堆空间中String对象的地址，二者显然不同。第二个判断也同理