背景

字串型別在實際應用場景中使用非常頻繁，如果為每個字串常量都生成一個對應的String物件，明顯會造成記憶體的浪費，針對這一問題，虛擬機器實現一個字串常量池的概念，提供瞭如下實現：
1、同一個字串常量，在常量池只有一份副本；
2、通過雙引號宣告的字串，直接儲存在常量池中；
3、如果是String物件，可以通過String.intern方法，把字串常量儲存到常量池中；

本文JVM原始碼版本 openjdk-7-fcs-src-b147-27

疑惑

   

在不同環境執行上述程式碼，會得到不同的結果，為什麼？
1、JDK1.6的結果：false false

2、JDK1.7的結果：true false

解惑

其中String.intern在java中是native方法，JDK1.7的註釋如下：

   

 

1、執行intern方法時，如果常量池中存在和String物件相同的字串，則返回常量池中對應字串的引用；
2、如果常量池中不存在對應的字串，則新增該字串到常量中，並返回字串引用；

HotSpot1.6實現

常量池的記憶體在永久代進行分配，永久代和Java堆的記憶體是物理隔離的，執行intern方法時，如果常量池不存在該字串，虛擬機器會在常量池中複製該字串，並返回引用，使用intern方法時需要謹慎，避免常量池中字串過多，導致效能變慢，甚至發生PermGen記憶體溢位。

   

顯然s.intern() == s不可能成立.

HotSpot1.7實現

intern方法的HotSpot實現入口位於openjdk\jdk\src\share\native\java\lang\String.c檔案中：

   

其中JVM_InternString宣告位於openjdk\hotspot\src\share\vm\prims\jvm.cpp檔案中：

   

String.intern

最終通過StringTable.intern方法實現，其中StringTable是HotSpot字串常量池的具體實現，1.7的常量池已經在Java堆上分配記憶體。

常量池的初始化

常量池的實現非常簡單，類似JDK中的HashMap，其中StringTable的宣告位於symbolTable.hpp檔案中：

   

 

StringTable最終繼承了BasicHashtable，通過構造方法引數指定常量池的大小StringTableSize，預設為1009，StringTableSize定義在globals.hpp檔案中：

   

不過在Java7u40版本之後StringTableSize擴大到了60013，可以通過-XX:StringTableSize = 10009設定StringTable大小，通過-XX:+PrintFlagsFinal列印虛擬機器的Global flags引數，可以獲得當前StringTable的大小。

BasicHashtable實現

   

1、initialize方法初始化常量池的基本值：_table_size、_entry_size等；
2、NEW_C_HEAP_ARRAY方法在堆上分配HashtableBucket；
3、清空StringTable中的HashtableBucket資料；

StringTable.intern實現

   

1、其中引數string_or_null為指向原字串的控制代碼，name是String物件中字元陣列的拷貝、len為字元陣列的長度；
2、java_lang_String::hash_string方法計算出字串的hash值，實現如下：

   

3、BasicHashtable.hash_to_index方法計算出該hash值在StringTable中桶的位置index，實現如下：

   

4、StringTable::lookup方法判斷StringTable指定位置的桶中是否存在相等的字串，實現如下：

   

lookup方法通過遍歷HashtableEntry連結串列，如果找到對應的hash值，且字串值也相等，說明StringTable中已經存在該字串，則返回該字串引用，否則返回NULL；
5、如果StringTable不存在該字串，則通過StringTable::basic_add方法新增字串引用到StringTable，實現如下：

   

 

basic_add方法中的條件判斷!string_or_null.is_null()為true，!JavaObjectsInPerm為true，所以並不會進行字串的複製，而是通過HashtableEntry物件封裝原字串的hash值和指向源字串的控制代碼，新增到StringTable對應bucket的連結串列中，並返回指向原字串控制代碼；其中變數JavaObjectsInPerm預設為false，定義如下：

   

 

通過上述分析：HotSpot1.7實現的常量池在java堆上分配記憶體，執行intern方法時，如果常量池已經存在相等的字串，則直接返回字串引用，否則複製該字串引用到常量池中並返回；

   

1、對於變數s1，常量池中不存在"StringTest"，所以s1.intern()和 s1都是指向Java堆上的String物件；
2、對於變數s2，常量池中一開始就已經存在"java"字串，s2.intern()方法返回的是另外一個"java"字串物件，所以s2.intern()和s2指向的並非同一個物件；

字串常量如何實現？

類似String s = "hello java"的字串常量宣告，在HotSpot中是如何實現的呢？

   

其中字串常量"hello java"會在編譯過程中被儲存在class檔案的Constant pool資料結構中，如下是編譯位元組碼實現：

   

String s = "hello java"對應了兩條位元組碼實現：
1、ldc #2
2、astore_1

其中ldc指令的實現在interpreterRuntime.cpp檔案中，實現如下：

   

ldc指令中會根據獲取的常量型別進行不同操作，由於目前是字串常量，從而呼叫pool->string_at(index, CHECK)邏輯，實現如下：

   

其中h_this是指向當前constantPoolOop例項的控制代碼，最後呼叫string_at_impl方法：

   

字串常量一開始以Symbol型別表示，最終通過StringTable::intern方法生成字串物件，並把字串的真實引用更新到constantPool中，這樣下次執行ldc指令時可以直接