深入理解String#intern
引言
在 JAVA 語言中有8中基本型別和一種比較特殊的型別String。這些型別為了使他們在執行過程中速度更快，更節省記憶體，都提供了一種常量池的概念。常量池就類似一個JAVA系統級別提供的快取。
8種基本型別的常量池都是系統協調的，String型別的常量池比較特殊。它的主要使用方法有兩種：
- 直接使用雙引號宣告出來的
String物件會直接儲存在常量池中。 - 如果不是用雙引號宣告的
String物件，可以使用String提供的intern方法。intern 方法會從字串常量池中查詢當前字串是否存在，若不存在就會將當前字串放入常量池中
字串常量池（String Pool）儲存著所有字串字面量（literal strings），這些字面量在編譯時期就確定。不僅如此，還可以使用 String 的 intern() 方法在執行過程中將字串新增到 String Pool 中。
當一個字串呼叫 intern() 方法時，如果 String Pool 中已經存在一個字串和該字串值相等（使用 equals() 方法進行確定），那麼就會返回 String Pool 中字串的引用；否則，就會在 String Pool 中新增一個新的字串，並返回這個新字串的引用。
intern 的實現原理
首先深入看一下它的實現原理。
intern() 方法需要傳入一個字串物件（已存在於堆上），然後檢查 StringTable 裡是不是已經有一個相同的拷貝。StringTable 可以看作是一個 HashSet，它將字串分配在永久代上。StringTable 存在的唯一目的就是維護所有存活的字串的一個物件。如果在 StringTable 裡找到了能夠找到所傳入的字串物件，那就直接返回它，否則，把它加入 StringTable 。
JAVA 使用 jni 呼叫c++實現的StringTable的intern方法, StringTable的intern方法跟Java中的HashSet的實現是差不多的, 只是不能自動擴容。預設大小是1009。
要注意的是，String的String Pool是一個固定大小的Hashtable，預設值大小長度是1009，如果放進String Pool的String非常多，就會造成Hash衝突嚴重，從而導致連結串列會很長，而連結串列長了後直接會造成的影響就是當呼叫String.intern時效能會大幅下降（因為要一個一個找）。
在 jdk6中StringTable是固定的，就是1009的長度，所以如果常量池中的字串過多就會導致效率下降很快。在jdk7中，StringTable
-XX:StringTableSize=99991
jdk6 和 jdk7 下 intern 的區別
來看一段程式碼：
public static void main(String[] args) {
String s = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2);
String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);
}
列印結果是
- jdk6 下
false false - jdk7 下
false true
public static void main(String[] args) {
String s = new String("1");
String s2 = "1";
s.intern();
System.out.println(s == s2);
String s3 = new String("1") + new String("1");
String s4 = "11";
s3.intern();
System.out.println(s3 == s4);
}
列印結果為：
- jdk6 下
false false - jdk7 下
false false
####1，jdk6中的解釋
注：圖中綠色線條代表 string 物件的內容指向。 黑色線條代表地址指向。
如上圖所示。在 jdk6中上述的所有列印都是 false 的，jdk6中的常量池是放在 Perm 區中的，Perm 區和正常的 JAVA Heap 區域是完全分開的。 JAVA Heap 區域的物件地址和字串常量池的物件地址是不相同的，即使呼叫String.intern方法也是沒有任何關係的。
####2，jdk7中的解釋
在 jdk6 以及以前的版本中，字串的常量池是放在堆的 Perm 區的，Perm 區是一個類靜態的區域，主要儲存一些載入類的資訊，常量池，方法片段等內容，預設大小隻有4m，一旦常量池中大量使用 intern 是會直接產生java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space錯誤的。 到了jdk7 的版本，字串常量池已經從 Perm 區移到正常的 Java Heap 區域了。移除永久代的工作從JDK1.7就開始了，JDK1.7中，儲存在永久代的部分資料就已經轉移到了Java Heap或者是 Native Heap。但永久代仍存在於JDK1.7中，並沒完全移除，符號引用(Symbols)轉移到了native heap；字面量(interned strings)轉移到了java heap；類的靜態變數(class statics)轉移到了java heap。在 JDK 1.8 中，HotSpot 已經沒有 “PermGen space”這個區間了，取而代之是一個叫做 Metaspace（元空間） 的東西。元空間的本質和永久代類似，都是對JVM規範中方法區的實現。不過元空間與永久代之間最大的區別在於：元空間並不在虛擬機器中，而是使用本地記憶體。因此，預設情況下，元空間的大小僅受本地記憶體限制，但可以通過以下引數來指定元空間的大小：
正是因為字串常量池移動到 JAVA Heap 區域後，再來解釋為什麼會有上述的列印結果。
- 在第一段程式碼中，先看 s3和s4字串。
String s3 = new String("1") + new String("1");，這句程式碼中現在生成了2最終個物件，是字串常量池中的“1” 和 JAVA Heap 中的 s3引用指向的物件。中間還有2個匿名的new String("1")我們不去討論它們。此時s3引用物件內容是"11"，但此時常量池中是沒有 “11”物件的。 - 接下來
s3.intern();這一句程式碼，是將 s3中的“11”字串放入 String 常量池中，因為此時常量池中不存在“11”字串，因此常規做法是跟 jdk6 圖中表示的那樣，在常量池中生成一個 "11" 的物件，關鍵點是 jdk7 中常量池不在 Perm 區域了，這塊做了調整。常量池中不需要再儲存一份物件了，可以直接儲存堆中的引用。這份引用指向 s3 引用的物件。 也就是說引用地址是相同的。 -
最後
String s4 = "11";這句程式碼中"11"是顯示宣告的，因此會直接去常量池中建立，建立的時候發現已經有這個物件了，此時也就是指向 s3 引用物件的一個引用。所以 s4 引用就指向和 s3 一樣了。因此最後的比較s3 == s4是 true。 -
再看 s 和 s2 物件。
String s = new String("1");第一句程式碼，生成了2個物件。常量池中的“1” 和 JAVA Heap 中的字串物件。s.intern();這一句是 s 物件去常量池中尋找後發現 “1” 已經在常量池裡了。 - 接下來
String s2 = "1";這句程式碼是生成一個 s2的引用指向常量池中的“1”物件。 結果就是 s 和 s2 的引用地址明顯不同。圖中畫的很清晰。
- 來看第二段程式碼，從上邊第二幅圖中觀察。第一段程式碼和第二段程式碼的改變就是
s3.intern();的順序是放在String s4 = "11";後了。這樣，首先執行String s4 = "11";宣告 s4 的時候常量池中是不存在“11”物件的，執行完畢後，“11“物件是 s4 宣告產生的新物件。然後再執行s3.intern();時，常量池中“11”物件已經存在了，因此 s3 和 s4 的引用是不同的。 - 第二段程式碼中的 s 和 s2 程式碼中，
s.intern();，這一句往後放也不會有什麼影響了，因為物件池中在執行第一句程式碼String s = new String("1");的時候已經生成“1”物件了。下邊的s2宣告都是直接從常量池中取地址引用的。 s 和 s2 的引用地址是不會相等的。
####小結
從上述的例子程式碼可以看出 jdk7 版本對 intern 操作和常量池都做了一定的修改。主要包括2點：
- 將String常量池 從 Perm 區移動到了 Java Heap區
String#intern方法時，如果存在堆中的物件，會直接儲存物件的引用，而不會重新建立物件。
總結
通過字面量賦值建立字串時，會優先在常量池中查詢是否已經存在相同的字串，倘若已經存在，棧中的引用直接指向該字串；倘若不存在，則在常量池中生成一個字串，再將棧中的引用指向該字串。而通過new的方式建立字串時，就直接在堆中生成一個字串的物件（備註，JDK 7 以後，HotSpot 已將常量池從永久代轉移到了堆中）棧中的引用指向該物件。對於堆中的字串物件，可以通過 intern() 方法來將字串新增的常量池中，並返回指向該常量的引用。