从内存的角度看Java字符串

引子

作为一个学生,也算是写了一年的Java了,一直有一个问题没有弄清楚,今天看书时又想起来了,记录一下。

首先我们有一段代码

String t = "ttt";
String f = t;

那么我一直想知道的是,有没有一种方法,能通过修改t,使得f也同步改变。 简单的是用+是无用的,因为java的+会被编译成为StringBuilder。最后相当于是下面代码的做法。

        String s = "sdfsdf";
        String t = s;

        StringBuilder result = new StringBuilder(s);
        result.append(":test");
        t = result.toString();
        System.out.println(t);
        System.out.println(s);

而明显result的toString()方法返回的是一个新的String对象。 而且发现,String是一个不可变的对象,他被创建出来之后就不允许改变,可以看到String类中的value是final的。那么可以达到我的要求的应该是StringBuffer,或者直接使用StringBuilder。

        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("adfasdf");
        StringBuffer sb = stringBuffer;
        sb.append("sadf");
        System.out.println(stringBuffer);

Java 内存管理分配

1. 寄存器:JVM内部虚拟寄存器,存取速度非常快,程序不可控制。

2. 栈:保存局部变量的值,包括:1.用来保存基本数据类型的值;2.保存类的实例,即堆区对象的引用(指针)。也可以用来保存加载方法时的帧。

3. 堆:用来存放动态产生的数据,比如new出来的对象。注意创建出来的对象只包含属于各自的成员变量,并不包括成员方法。因为同一个类的对象拥有各自的成员变量,存储在各自的堆中,但是他们共享该类的方法,并不是每创建一个对象就把成员方法复制一次。

4. 常量池:JVM为每个已加载的类型维护一个常量池,常量池就是这个类型用到的常量的一个有序集合。包括直接常量(基本类型,String)和对其他类型、方法、字段的符号引用(1)。池中的数据和数组一样通过索引访问。由于常量池包含了一个类型所有的对其他类型、方法、字段的符号引用,所以常量池在Java的动态链接中起了核心作用。常量池存在于堆中。

5. 代码段:用来存放从硬盘上读取的源程序代码。

6. 数据段:用来存放static定义的静态成员。

就以下面的代码为例:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        String s = "sdfsdf";
        String t = s;

        StringBuilder result = new StringBuilder(s);
        result.append(":test");
        t = result.toString();
        System.out.println(t);
        System.out.println(s);
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("adfasdf");
        StringBuffer sb = stringBuffer;
        sb.append("sadf");
        System.out.println(stringBuffer);
    }
}

首先是创建一个String类的实例s,在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区对象的指针。同时堆内有一块空间用来存放这个对象。 然后在栈中再分配一块内存,存放t,指向刚刚s指向的堆区对象。

在创建一个StringBuilder的实例result,同样在栈中分配一块内存用来存放这个指针,是用s初始化这个对象,存放到堆中。这里会有一个临时变量,他指向s指向的堆区对象。在初始化结束后会消失。

调用result的append方法,将临时变量”:test”添加到result后面,查看源码可以得知,StringBuilder使用的是byte数组存放数据,而append方法使用的是System.arraycopy方法。从内存来看,就是将临时变量在堆中的byte数组value拷贝到result的value后面,同时延长byte数组的长度。

调用result的toString,构造出一个新的String对象,同时将t修改为新的对象在堆中的地址。 因此,t和s是在堆里是两个不同的string对象,result则是另一个对象。

创建StringBuffer的过程和创建StringBuilder的过程是一样的。而StringBuffer调用的append底层方法和StringBuilder是一样的,不再重复。

可以看到,有关内存的分配,jvm虚拟机和真正的计算机系统是有很多类似之处的。

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