正常情况下，讲完执行引擎，就可以讲垃圾回收了。但是这里讲一下String，这在面试中经常遇到。

1、String的基本特性

String：字符串，使用一对 “” 引起来表示
String被声明为final的，不可被继承
String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。实现了Comparable接口：表示String可以比较大小
String在jdk8及以前内部定义了final char value[]用于存储字符串数据。JDK9时改为byte[]

为什么JDK9改变了String的结构？-改用byte[]存储

String类的当前实现将字符存储在char数组中，每个字符使用两个字节(16位)。
从许多不同的应用程序收集的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分(String是堆空间的主要部分，因此少占点地方是最好的)，而且大多数字符串对象只包含拉丁字符（Latin-1）。这些字符只需要一个字节的存储空间，因此这些字符串对象的内部char数组中有一半的空间将不会使用，产生了大量浪费。
之前 String 类使用 UTF-16 的 char[] 数组存储，现在改为 byte[] 数组外加一个编码标识存储。该编码表示如果你的字符是ISO-8859-1或者Latin-1，那么只需要一个字节存。如果你是其它字符集，比如UTF-8，你仍然用两个字节存
结论：String再也不用char[] 来存储了，改成了byte [] 加上编码标记，节约了一些空间
同时基于String的数据结构，例如StringBuffer和StringBuilder也同样做了修改

// 之前
private final char value[];
// 之后
private final byte[] value

String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性。下面是从三个角度诠释，正好也对应下面的代码。

当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
当调用String的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。

通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。

当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值
代码：
@Test
public void test1() {
String s1 = “abc”;//字面量定义的方式，”abc”存储在字符串常量池中
String s2 = “abc”;
s1 = “hello”;

    System.out.println(s1 == s2);//判断地址：true  --> false
    System.out.println(s1);//<br />        System.out.println(s2);//abc
}<br />字节码指令

取字符串 “abc” 时，使用的是同一个符号引用：#2
取字符串 “hello” 时，使用的是另一个符号引用：#3

当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值
@Test
public void test2() {
String s1 = “abc”;
String s2 = “abc”;
s2 += “def”;
System.out.println(s2);//abcdef
System.out.println(s1);//abc
}
当调用string的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值
@Test
public void test3() {
String s1 = “abc”;
String s2 = s1.replace(‘a’, ‘m’);
System.out.println(s1);//abc
System.out.println(s2);//mbc
}
一道笔试题
public class StringExer {
String str = new String(“good”);
char[] ch = {‘t’, ‘e’, ‘s’, ‘t’};

public void change(String str, char ch[]) {<br />        str = "test ok";<br />        ch[0] = 'b';<br />    }
public static void main(String[] args) {<br />        StringExer ex = new StringExer();<br />        ex.change(ex.str, ex.ch);<br />        System.out.println(ex.str);//good<br />        System.out.println(ex.ch);//best<br />    }

}
str 的内容并没有变：“test ok” 位于字符串常量池中的另一个区域（地址），进行赋值操作并没有修改原来 str 指向的引用的内容
字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的

String的String Pool（字符串常量池）是一个固定大小的Hashtable(数组+链表结构)，默认值大小长度是1009(数组大小，没有扩容，大小固定)。如果放进String Pool的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用String.intern()方法时性能会大幅下降。
使用-XX:StringTablesize可设置StringTable的长度
在JDK6中StringTable是固定的，就是1009的长度，所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快，StringTablesize设置没有要求
在JDK7中，StringTable的长度默认值是60013，StringTablesize设置没有要求
在JDK8中，StringTable的长度默认值是60013，StringTable可以设置的最小值为1009

2、String的内存分配
在Java语言中有8种基本数据类型和一种比较特殊的类型String。这些类型为了使它们在运行过程中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念。
常量池就类似一个Java系统级别提供的缓存。8种基本数据类型的常量池都是系统协调的，String类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种。
- 直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。比如：String info=”atguigu.com”;
- 如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern()方法。这个后面重点谈
Java 6及以前，字符串常量池存放在永久代
Java 7中 Oracle的工程师对字符串池的逻辑做了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到Java堆内
- 所有的字符串都保存在堆（Heap）中，和其他普通对象一样，这样可以让你在进行调优应用时仅需要调整堆大小就可以了。
- 字符串常量池概念原本使用得比较多，但是这个改动使得我们有足够的理由让我们重新考虑在Java 7中使用String.intern()。
Java8元空间，字符串常量在堆

第十三章 StringTable - 图1
第十三章 StringTable - 图2
StringTable为什么要调整？

为什么要调整位置？
- 永久代的默认空间大小比较小 — 此时如果我们放大量的字符串的话，则会报OOM
- 永久代垃圾回收频率低，大量的字符串无法及时回收，容易进行Full GC产生STW或者容易产生OOM：PermGen Space 即使你永久代可以放很多字符串(把永久代设置大一点)，可是垃圾回收频率非常低，甚至有些JVM都不知道永久代的垃圾回收。如果大量字符串无法回收，则会报OOM。
- 堆中空间足够大，字符串可被及时回收
在JDK 7中，interned字符串不再在Java堆的永久代中分配，而是在Java堆的主要部分（称为年轻代和年老代）中分配，与应用程序创建的其他对象一起分配。
此更改将导致驻留在主Java堆中的数据更多，驻留在永久生成中的数据更少，因此可能需要调整堆大小。

/*
jdk6中：
-XX:PermSize=6m -XX:MaxPermSize=6m -Xms6m -Xmx6m

jdk8中：
-XX:MetaspaceSize=6m -XX:MaxMetaspaceSize=6m -Xms6m -Xmx6m
*/
public class StringTest3 {
public static void main(String[] args) {
//使用Set保持着常量池引用，避免full gc回收常量池行为
Set set = new HashSet();
//在short可以取值的范围内足以让6MB的PermSize或heap产生OOM了。
short i = 0;
while(true){
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
输出结果：我真没骗你，字符串真的在堆中（JDK8）
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:703)
at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:662)
at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611)
at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219)
at com.atguigu.java.StringTest3.main(StringTest3.java:22)

Process finished with exit code 1

3、String的基本操作

Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量，应该包含同样的Unicode字符序列（包含同一份码点序列的常量），并且必须是指向同一个String类实例。
举例1
public class StringTest4 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println();//2293 空字符串
System.out.println(“1”);//2294
System.out.println(“2”);
System.out.println(“3”);
System.out.println(“4”);
System.out.println(“5”);
System.out.println(“6”);
System.out.println(“7”);
System.out.println(“8”);
System.out.println(“9”);
System.out.println(“10”);//2303
//如下的字符串”1” 到 “10”不会再次加载
System.out.println(“1”);//2304
System.out.println(“2”);//2304
System.out.println(“3”);
System.out.println(“4”);
System.out.println(“5”);
System.out.println(“6”);
System.out.println(“7”);
System.out.println(“8”);
System.out.println(“9”);
System.out.println(“10”);//2304
}
}
测试方法：是在debug模式下进行的，可以看到前面的字符串对于memory(堆)中的String都在增加，后面的没有再增加。
第十三章 StringTable - 图3
举例2
//官方示例代码
class Memory {
public static void main(String[] args) {//line 1
int i = 1;//line 2
Object obj = new Object();//line 3
Memory mem = new Memory();//line 4
mem.foo(obj);//line 5
}//line 9

private void foo(Object param) {//line 6<br />        String str = param.toString();//line 7<br />        System.out.println(str);<br />    }//line 8<br />}<br />分析运行时内存（foo() 方法是实例方法，其实图中少了一个 this 局部变量）<br />![](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/12786164/1620781670293-99324800-f882-4d6c-8527-37010825fce1.png#clientId=uaa705817-4331-4&from=paste&height=238&id=uc1a49b03&margin=%5Bobject%20Object%5D&originHeight=476&originWidth=924&originalType=url&status=done&style=none&taskId=u0fee4bac-b3d6-4d3e-abb6-d025e9207db&width=462)<br />其实通过字节码文件可以看出：对于foo()方法，一上来就进行了加载(加载的是obj，传给了param)，加载到1位置。为什么不是0位置，因为是非静态方法，0位置是this。<br />![](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/12786164/1620781670380-f54a10f4-02a4-49c4-b25f-eeec79904cd5.png#clientId=uaa705817-4331-4&from=paste&height=113&id=ub59ac8dd&margin=%5Bobject%20Object%5D&originHeight=225&originWidth=569&originalType=url&status=done&style=none&taskId=uab1e7025-50e0-4fac-98b3-f2bba789d14&width=284.5)

4、字符串拼接操作

先说结论

常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
常量池中不会存在相同内容的变量
拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中。变量拼接的原理是StringBuilder
如果拼接的结果调用intern()方法，根据该字符串是否在常量池中存在，分为：
- 如果存在，则返回字符串在常量池中的地址
- 如果字符串常量池中不存在该字符串，则在常量池中创建一份，并返回此对象的地址

1、常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
代码
@Test
public void test1(){
String s1 = “a” + “b” + “c”;//编译期优化：等同于”abc”
String s2 = “abc”; //“abc”一定是放在字符串常量池中，将此地址赋给s2
/
最终.java编译成.class,再执行.class
String s1 = “abc”;
String s2 = “abc”
/
System.out.println(s1 == s2); //true
System.out.println(s1.equals(s2)); //true
}
从字节码指令看出：编译器做了优化，将 “a” + “b” + “c” 优化成了 “abc”
0 ldc #2 ldc：一上来就是从常量池加载 abc
2 astore_1 放在局部变量表1位置
3 ldc #2 ldc：从常量池加载abc
5 astore_2
6 getstatic #3
9 aload_1
10 aload_2
11 if_acmpne 18 (+7)
14 iconst_1
15 goto 19 (+4)
18 iconst_0
19 invokevirtual #4
22 getstatic #3
25 aload_1
26 aload_2
27 invokevirtual #5
30 invokevirtual #4
33 return
2、拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中 (注意：这里说的堆是除了字符串常量池外的堆的区域)
调用 intern() 方法，则主动将字符串对象存入字符串常量池中，并将其地址返回
*这道题要会做
@Test
public void test2(){
String s1 = “javaEE”;
String s2 = “hadoop”;

    String s3 = "javaEEhadoop";<br />        String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化<br />        //如果拼接符号的前后出现了变量，则相当于在堆空间中new String()，具体的内容为拼接的结果：javaEEhadoop<br />        String s5 = s1 + "hadoop";  // 相当于是String s5 = new String("javaEEhadoop");<br />        String s6 = "javaEE" + s2;<br />        String s7 = s1 + s2;
    System.out.println(s3 == s4);//true   这个很好判断，根据上一条就知是true<br />        System.out.println(s3 == s5);//false<br />        System.out.println(s3 == s6);//false<br />        System.out.println(s3 == s7);//false<br />        System.out.println(s5 == s6);//false<br />        System.out.println(s5 == s7);//false<br />        System.out.println(s6 == s7);//false<br />        //intern():判断字符串常量池中是否存在javaEEhadoop值，如果存在，则返回常量池中javaEEhadoop的地址；<br />        //如果字符串常量池中不存在javaEEhadoop，则在常量池中加载一份javaEEhadoop，并返回次对象的地址。<br />        String s8 = s6.intern();<br />        System.out.println(s3 == s8);//true<br />    }<br />从字节码角度来看：拼接前后有变量，都会使用到 StringBuilder 类<br />**字符串拼接的底层细节**<br />举例1<br />    @Test<br />    public void test3(){<br />        String s1 = "a";<br />        String s2 = "b";<br />        String s3 = "ab";<br />        /*<br />        如下的s1 + s2 的执行细节：(变量s是我临时定义的，应该写成匿名的）<br />        ① StringBuilder s = new StringBuilder();<br />        ② s.append("a")<br />        ③ s.append("b")<br />        ④ s.toString()  --> 第四条约等于 new String("ab")，但不等价
    补充：在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer<br />         */<br />        String s4 = s1 + s2;//<br />        System.out.println(s3 == s4);//false<br />    }<br />字节码指令<br />0 ldc #14 <a>   从字符串常量池加载a<br />2 astore_1      放在局部变量表索引为1的位置<br />3 ldc #15 <b><br />5 astore_2<br />6 ldc #16 <ab><br />8 astore_3<br />9 new #9 <java/lang/StringBuilder>  创建对象StringBuilder   只要出现一个变量就是这样，这里两个变量也是如此<br />12 dup<br />13 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>      上面这三行相当于完整的new 一个StringBuilder<br />16 aload_1                                                 从局部变量表中将索引为1的位置的值取出来<br />17 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>      调用StringBuilder的append方法将索引为1的值加进去<br />20 aload_2<br />21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append><br />24 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>   调用toString方法<br />27 astore 4                                               放在局部变量表索引是4的位置<br />29 getstatic #3 <java/lang/System.out><br />32 aload_3<br />33 aload 4<br />35 if_acmpne 42 (+7)<br />38 iconst_1<br />39 goto 43 (+4)<br />42 iconst_0<br />43 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println><br />46 return<br />举例2<br />/*<br />    1. 字符串拼接操作不一定使用的是StringBuilder!<br />       如果拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用，则仍然使用编译期优化，即非StringBuilder的方式。<br />    2. 针对于final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结构时，能使用上final的时候建议使用上。<br />     */<br />    @Test<br />    public void test4(){<br />        final String s1 = "a";<br />        final String s2 = "b";<br />        String s3 = "ab";<br />        String s4 = s1 + s2;<br />        System.out.println(s3 == s4);//true<br />    }<br />我们刚刚说了字符串拼接只要是其中一个是变量，就会用到StringBuilder。但是呢？如果这个变量是final修饰的，即已经是常量了，那就不是如此了。<br />从字节码角度来看：为变量 s4 赋值时，直接使用 #16 符号引用，即字符串常量 “ab”<br />0 ldc #14 <a><br />2 astore_1<br />3 ldc #15 <b><br />5 astore_2<br />**6 ldc #16 <ab>**<br />8 astore_3<br />**9 ldc #16 <ab>**<br />11 astore 4<br />13 getstatic #3 <java/lang/System.out><br />16 aload_3<br />17 aload 4<br />19 if_acmpne 26 (+7)<br />22 iconst_1<br />23 goto 27 (+4)<br />26 iconst_0<br />27 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println><br />30 return<br />**拼接操作与append操作的效率对比**<br />    @Test<br />    public void test6(){
    long start = System.currentTimeMillis();

// method1(100000);//4014
method2(100000);//7

    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));<br />    }
public void method1(int highLevel){<br />        String src = "";<br />        for(int i = 0;i < highLevel;i++){<br />            src = src + "a";//每次循环都会创建一个StringBuilder、String<br />        }<br />//        System.out.println(src);
}
public void method2(int highLevel){<br />        //只需要创建一个StringBuilder<br />        StringBuilder src = new StringBuilder();<br />        for (int i = 0; i < highLevel; i++) {<br />            src.append("a");<br />        }<br />//        System.out.println(src);<br />    }

体会执行效率：通过StringBuilder的append()的方式添加字符串的效率要远高于使用String的字符串拼接方式！
原因：
1. StringBuilder的append()的方式：
  - 自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象
2. 使用String的字符串拼接方式：
  - 创建过多个StringBuilder和String（调的toString方法）的对象，内存占用更大(带有变量的字符串拼接，每次拼接都会创建一个StringBuilder，并且最后还会有一个toString方法调用)；
  - 如果进行GC，需要花费额外的时间（在拼接的过程中产生的一些中间字符串可能永远也用不到，会产生大量垃圾字符串）。
改进的空间：append方法好，但是事后还可以继续改进呢？当然可以。正常情况下，我们使用StringBuilder是使用空参构造。查看底层源代码发现其是建了一个长度为16的数组。每次append都要判断是否超过容量。如果查过，则要扩容。因此当我们知道要append多少时，可以用有参构造，这样就避免了扩容的消耗。
- 在实际开发中，如果基本确定要前前后后添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的情况下，建议使用构造器实例化：
- StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel); //new char[highLevel]
- 这样可以避免频繁扩容
  5、intern()的使用
  很多人不会用这个方法，导致程序执行效率较差；且面试中经常问到。
  /*
  Returns a canonical representation for the string object.
  
  A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
  class {@code String}.
  
  When the intern method is invoked, if the pool already contains a
  string equal to this {@code String} object as determined by
  the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
  returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
  pool and a reference to this {@code String} object is returned.
  
  It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
  {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
  if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
  
  All literal strings and string-valued constant expressions are
  interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
  The Java™ Language Specification.
  
  @return a string that has the same contents as this string, but is
  guaranteed to be from a pool of unique strings.
  */
  public native String intern();
  如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern方法：intern方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中。

比如：String myInfo = new String(“I love atguigu”).intern();

也就是说，如果在任一字符串上调用String.intern方法，那么其返回结果所指向的那个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串实例完全相同。因此，下列表达式的值必定是true：
(“a” + “b” + “c”).intern() = “abc”
通俗点讲，Interned String就是确保字符串在内存里只有一份拷贝，这样可以节约内存空间，加快字符操作任务的执行速度。注意，这个值会被存放在字符串内部池(String Intern Pool).
/
如何保证变量s指向的是字符串常量池中的数据呢？
有两种方式：
方式一：String s = “shkstart”; //字面量定义的方式
方式二：调用intern()，不管你前面怎么妖言惑众，只要最终是字符串调用了intern()方法,最终都是去常量池找前面所形成的字符串量，找不到自己造一个返回
String s = new String(“shkstart”).intern();
String s = new StringBuilder(“shkstart”).toString().intern();
/
面试题
**
如何保证变量s指向的是字符串常量池中的数据呢？
有两种方式：
方式一： String s = “shkstart”;//字面量定义的方式
方式二：调用intern()
String s = new String(“shkstart”).intern();
String s = new StringBuilder(“shkstart”).toString().intern();

*/
public class StringIntern {
public static void main(String[] args) {

    String s = new String("1");<br />        s.intern();//调用此方法之前，字符串常量池中已经存在了"1"<br />        String s2 = "1";<br />        System.out.println(s == s2);//jdk6：false   jdk7/8：false<br />        <br />        /*<br />         1、s3变量记录的地址为：new String("11")<br />         2、经过上面的分析，我们已经知道执行完pos_1的代码，在堆中有了一个new String("11")<br />         这样的String对象。但是在字符串常量池中没有"11"<br />         3、接着执行s3.intern()，在字符串常量池中生成"11"<br />           3-1、在JDK6的版本中，字符串常量池还在永久代，所以直接在永久代生成"11",也就有了新的地址<br />           3-2、而在JDK7的后续版本中，字符串常量池被移动到了堆中，此时堆里已经有new String（"11"）了<br />           出于节省空间的目的，直接将堆中的那个字符串的引用地址储存在字符串常量池中。没错，字符串常量池<br />           中存的是new String（"11"）在堆中的地址<br />         4、所以在JDK7后续版本中，s3和s4指向的完全是同一个地址。<br />         */<br />        String s3 = new String("1") + new String("1");//pos_1<br />        s3.intern();<br />        <br />        String s4 = "11";//s4变量记录的地址：使用的是上一行代码代码执行时，在常量池中生成的"11"的地址<br />        System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false  jdk7/8：true<br />    }

}
这是一道面试题，很有难度，很多人做不对。网上的解释也非常含糊。如果想要解答这道面试题，我们要一定的知识储备，现在先不急着做(就像你现在想造火箭，那得先问你会不会空气动力学、偏微分方程等)。
另一道面试题
题目：new String(“ab”)会创建几个对象？
package com.atguigu.java2;
/
题目：
new String(“ab”)会创建几个对象？怎么证明呢？看字节码，就知道是两个。
一个对象是：new关键字在堆空间创建的
另一个对象是：字符串常量池中的对象”ab”。字节码指令：ldc

字节码指令
0 new #2
3 dup
4 ldc #3
6 invokespecial #4 >
9 astore_1
10 return
*/
public class StringNewTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String(“ab”);
}
}
另一道面试题：new String(“a”) + new String(“b”)会创建几个对象？
代码
package com.atguigu.java2;
/
思考：
new String(“a”) + new String(“b”)呢？
对象1：new StringBuilder()
对象2： new String(“a”)
对象3：常量池中的”a”
对象4： new String(“b”)
对象5：常量池中的”b”

深入剖析： StringBuilder的toString():
对象6 ：new String(“ab”)
强调一下，toString()的调用，在字符串常量池中，没有生成”ab”

字节码指令：
0 new #2 由于涉及字符串拼接，因此需要StringBuilder对象
3 dup
4 invokespecial #3 > 上面三个命令算是创建StringBuilder对象并初始化
7 new #4
10 dup
11 ldc #5
13 invokespecial #6 >
16 invokevirtual #7
19 new #4
22 dup
23 ldc #8
25 invokespecial #6 >
28 invokevirtual #7
31 invokevirtual #9
34 astore_1
35 return

*/
public class StringNewTest {
public static void main(String[] args) {

第十三章 StringTable

1、String的基本特性

2、String的内存分配

3、String的基本操作

4、字符串拼接操作

5、intern()的使用

6、StringTable的垃圾回收

7、G1中的String去重操作