Java对象创建方式及JVM对字符串处理

1.Java程序中创建对象的5种常见方式　　

在讲Jvm对字符串的处理之前，我们先来讲一下，在Java中，最常见的5种创建对象的方式：

1)通过关键字new调用构造器创建Java对象，eg ：String str = new String("hello");

2)通过Class对象的newInstance()方法调用构造器创建Java对象，eg ： Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver").newInstance();   

3)通过Java的反序列化机制从IO流中恢复Java对象，eg ：

package test;

import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable {

    static final long serialVersionUID = 1L;

    String name; // 姓名

    public Person() {}
    
    public Person(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }
}

package test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class ObjectIo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person("小明");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/objectIoTest.dat");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
        oos.writeObject(p);
        oos.flush();
        oos.close();    //前面这几行都是为了下面几行通过Java的反序列化机制从IO流中恢复Java对象作准备
        
        //下面才是开始通过Java的反序列化机制从IO流中恢复Java对象
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/objectIoTest.dat");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        Person person = (Person) ois.readObject();
        System.out.println("这个人是 ： " + person.name);
    }
}

运行结果：

4)通过Java对象提供的clone()方法复制一个新的Java对象，eg :

package test;

/**
 * 必须实现Cloneable接口，并且重写clone()方法
 * @ClassName: Base 
 * @author 小学徒
 * @date 2013-3-28
 */
public class Base implements Cloneable{
    int i = 20;
    
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

package test;

public class CloneTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Base b = new Base();
        Base c = (Base) b.clone();
        System.out.println("b和c是同一个对象? " + (c == b));
    }
}    

运行结果 ：

5)除上述四点之外，对于字符串以及基本类型的包装类(Byte, Short, Integer, Long, Character, Float, Double 和 Double)，Java允许他们以直接量来创建Java对象，eg：Integer in = 5;

 

2.JVM对字符串变量的处理

在Java中，我们经常会用到字符串类型，关于字符串类型，有这么三个类型：String , StringBuffer, StringBuilder，那么为什么一个简单的字符串类型要分为这三种呢？JVM对他们的处理有是怎样的呢？

1）String，不可变的字符串

①我们先来看一下最基本的笔试面试题：String javaStr = new String("小学徒的成长历程");这条语句创建了几个字符串对象？

答案是两个，一个是“小学徒的成长历程”这个直接量对应的字符串对象，一个是由new String()构造器返回的字符串对象。

那么究竟为什么是两个呢？为什么会有直接量对应的字符串对象呢？好啦，言归正传。其实这个就与JVM对字符串变量的处理有关了。

对于Java程序中的字符直接量（eg：String javaStr = "小学徒的成长历程"），JVM会使用一个字符串池来保存他们，当第一次使用某个字符串直接量时，JVM会将它放入字符串池进行缓存。当程序再次需要使用该字符串时，无须重新创建一个新的字符串，而是直接引用变量执行字符串中已有的字符串。但是对于使用构造器进行初始化的字符串（eg :String javaStr = new String("小学徒的成长历程")），因为凡是通过构造器创建的对象都会进行内存分配，所以他就不会指向缓存池中已有的对象而指向新的对象，这样就会造成缓存池中存在多个值相同的字符串对象，浪费了资源。

public class Test{
    
    public static void main(String[] args) {
        //通过构造器进行初始化，如果是第一次，他同样会在缓存池中缓存该字符串
        //但是他依旧另外创建一个对象并指向该对象
        String newStr = new String("小学徒的成长历程");
        //javaStr的值是字符串直接量
        //所以，javaStr指向字符串缓存池中的"小学徒的成长历程"字符串
        String javaStr = "小学徒的成长历程";
        //由于缓存池中已经有了"小学徒的成长历程"字符串
        //所以，anotherStr也指向字符串缓存池中的"小学徒的成长历程"字符串
        String anotherStr = "小学徒的成长历程";
    
        System.out.println("javaStr == anotherStr : " + (javaStr == anotherStr));    //判断两个字符串是不是指向同一个对象
        System.out.println("newStr == anotherStr  : " + (newStr == anotherStr));
        System.out.println("newStr == javaStr     : " + (newStr == javaStr));
    } 
}

运行结果：

上面的测试代码块执行后，他在内存中的分配情况是这样的：

 

②下面我们再看一题经典的笔试面试题：String javaStr = "小学徒" + "的" + "成长历程";总共创建了多少个字符串对象？

答案是一个，因为如果一个字符串连接表达式的值可以在编译时确定下来，那么JVM会在编译时计算该字符串变量的值，并让他指向字符串池中对应的字符串。但如果程序使用了变量，或者调用了方法，那么就只能等到运行时才可确定该字符串连接式的值，也就无法在编译时确定字符串变量的值，因此无法确定该字符串变量的值，所以无法利用JVM的字符串池。

下面我们写一段代码验证一下吧：

public class Test{
    
    public static void main(String[] args) {
        String anotherStr = "小学徒的成长历程";
        
        //虽然javaStr的值不是直接量，但是因为javaStr的值可以在编译时确定
        //所以javaStr也会直接引用字符串池中对应的字符串
        String javaStr = "小学徒" + "的" + "成长历程";
        
        String a = "的";
        
        //使用了变量，只能等到运行时才可确定该字符串连接式的值
        //也就无法在编译时确定字符串变量的值，因此无法确定该字符串变量的值，所以无法利用JVM的字符串池
        String contactStr = "小学徒" + a + "成长历程";
        
        //调用了方法只能等到运行时才可确定该字符串连接式的值
        //也就无法在编译时确定字符串变量的值，因此无法确定该字符串变量的值，所以无法利用JVM的字符串池
        String methodStr =  "小学徒的成长历程" + a.length();
        
        //判断各个字符串是否相等
        System.out.println("javaStr == anotherStr : " + (javaStr == anotherStr));
        System.out.println("contactStr == javaStr : " + (contactStr == javaStr));
        System.out.println(" methodStr == javaStr : " + (methodStr == javaStr));
        
    
    } 
}

 

运行结果：

③呵呵，我们再用一题经典面试笔试题目来抛砖引玉吧，这样比较可以诱导大家的思考，同时增加大家的兴趣，不会太过闷，而且还能提醒大家在笔试面试的时候该注意什么地方，好啦，言归正传。String name = "小学徒";  name = name + "的成长空间";两条语句总共创建了多少个字符串对象？

答案是3个，一个是“小学徒”,一个是"的成长空间"，这两个是存在与缓存池中的，还有一个是"小学徒的成长历程"，这个是在运行时期确定的，不会缓存于缓冲区。具体可以参考文章《小学徒进阶系列_JVM对String的处理》

public class Test{
    
    public static void main(String[] args) {
        String name = "小学徒";    //定义一个字符串变量
        System.out.println(System.identityHashCode(name));    //输出该对象的hashCode值
        name = name + "的成长空间"; //拼接字符串变量
        System.out.println(System.identityHashCode(name));//输出该对象的hashCode值
    } 
}

运行结果：

我们可以看到两个的值是不一样的，所以此处说明String是典型的不可变类，上述代码之后代码中的内存分配情况是

或许你看了之后会说，没关系啊，这个java会自动进行垃圾回收，到时候回收就行了，到这里，我就得补充一下前面没有说到的问题了：

java为了节省内存，提高资源的复用，才引入了字符串缓存池的概念，而且，在缓存池中的字符串是不会被垃圾回收机制回收的，基本都是常驻内存，所以过多使用String类，可能会出现内存溢出。

所以前面的代码中，对String对象进行操作后，其返回的是一个新的对象，之前那个对象是没有改变的，改变的是name这个引用所指的对象，这时候的对象已经是新的对象，然而之前那个对象被废弃了，但是他存在缓存池，因此不会被垃圾回收机制回收，所以这里会容易出现内存泄漏，所以如果要操作字符串，尽量不用String而改为使用StringBuffer或者StringBuilder。

2）StringBuilder和StringBuffer:可变的字符串

之所以说他们会改变的原因是：StringBuilder和StringBuffer在进行字符串操作的时候就不会去创建一个新出现的对象，引用的都是同一个对象，减少了String带来的弊端。

public class Test{
    
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("小学徒");
        System.out.println(System.identityHashCode(sb));
        sb.append("的成长历程");
        System.out.println(System.identityHashCode(sb));
    }
}

运行结果：

那么StringBuilder和StringBuffer这两个类有什么区别呢？

他们之间的唯一区别就在于StringBuffer是线程安全的，也就是说StringBuffer类里绝大部分方法都增加了synchronized修饰符，这样就降低了该方法的执行效率，所以在没有多线程的环境下，推荐使用StringBuilder。

 StringBuffer的源代码：

StringBuilder的源代码：