本文转载自微信公众号《程序新视野》，作者为二哥。转载本文请联系程序新视界公众号。面试的时候经常被问到String的intern方法的调用和内存结构的变化。但是你真的在实际生产中使用过吗？你见过别人怎么用的吗？最近看了Nacos的源码，果然看到代码中用到了String类的intern方法。NamingUtils类中有这样一个方法：publicstaticStringgetGroupedName(finalStringserviceName,finalStringgroupName){//...省略参数校验部分finalStringresultGroupedName=groupName+Constants.SERVICE_INFO_SPLITER+serviceName;returnresultGroupedName.intern();}方法操作很简单，就是拼接一串GrouedName，但是为什么在最后调用了intern方法呢？让我们在本文中对其进行分析。intern方法的基本定义我们先来看String中intern方法的定义：publicnativeStringintern();发现是一个native方法，暂时无法进一步查看其具体实现。很多朋友到现在都刚尝过。其实我们也可以通过文档和一些工具来验证intern方法的作用和运行原理。intern方法有注释介绍其作用，大意是：当调用intern方法时，如果字符串常量池中不存在对应的字符串（equals方法比较），则将该字符串添加到常量池中；如果存在，直接返回对应的地址。我们都知道字符串常量池的作用类似于一个缓存，可以让程序运行的更快，节省内存。上面的代码之所以调用intern方法，肯定是为了这个目的。String与常量池内存结构要理解intern的作用，首先得了解String的内存结构。字符串的创建通常有两种形式，通过new关键字创建的形式和通过引号直接赋值的形式。这两种形式的字符串创建在内存分配上有所不同。直接使用双引号创建字符串时，会先去常量池中查找该字符串是否已经存在。如果不存在，则先在常量池中创建一个常量对象，然后返回引用地址；如果存在，则直接返回。JDK6及之前的内存结构：JDK7及之后的内存结构：PS：JDK8及之后的PermSpace改为元空间，就不画图展示了。使用new关键字创建字符串时，创建的对象分配在堆中，栈中的引用指向该对象。Stringstr2=newString("你好");双引号中的字面值有两种情况。当常量池中不存在字面值“hello”时，会在常量池中生成这样一个常量；如果存在，则将堆中指针的对象直接指向字面值。JDK6及之前的内存结构：JDK7及之后的内存结构：通常在面试题中，会要求通过new关键字创建一个String，在内存中创建几个对象，就是基于上面的原则。显然，如果常量池中已经存在“hello”，那么堆中只会创建一个对象。如果常量池中不存在，则需要将字符串对象存储到常量池中。所以答案可能是1，也可能是2。理解了这两个基本的内存逻辑和分布之后，基本的扩展情况（面试题）就可以回答了。例如：Stringstr1="hello";Stringstr2="hello";System.out.println(str1==str2);//true两个对象都直接存放在常量池中，所以引用地址相同。另一个例子：Strings1=newString("hello");Strings2="hello";Strings3=newString("hello");System.out.println(s1==s2);//falseSystem.out.println(s1.equals(s2));//trueSystem.out.println(s1==s3);//false第一次输出false因为s1指向堆中对象的地址，s2指向常量池的地址;第二个比较是常量池中存放的字符串，他们共用一个，所以为真；第三个s1和s3虽然在常量池中共享“hello”字面值，但在堆中有各自的对象，所以是false。字符串拼接字符串拼接分两种情况，先看直接加号拼接：Strings1="hello"+"word";Strings2="helloword";System.out,println(s1==s2);//Intrue的情况下，对于s1，Java编译器会进行编译时优化，编译器会拼接字符串，然后将它们作为“helloword”存储在常量池中。所以s1和s2都指向了常量池中的同一个地址。另一种情况是非纯字符串常量的拼接：Strings1=newString("he")+newString("llo");在这种情况下，Java编译器也会根据StringBuilder优化字符串拼接。基本流程是先创建一个StringBuilder，然后调用append方法进行拼接，最后调用toString方法生成字符串对象。最后，常量池中不存在toString方法生成的字符串“hello”。最终的内存结构为：开头提到的Nacos中的源码，拼接后调用intern方法的目的是将上述形式拼接的堆中的字符串存入常量池。然后直接访问常量池中的对象，提高性能。那么，当String类调用intern时会发生什么？让我们来看看。String的intern()方法String.intern()方法的作用前面已经讲过，我们来看看在不同的JDK版本中使用intern方法的不同效果。JDK1.6的实现在JDK1.6及之前的版本中，常量池在永久代中分配内存，永久代的内存与Java堆是物理隔离的。当执行intern方法时，如果字符串在常量池中不存在，虚拟机会复制常量池中的字符串并返回引用。如果字符串已经存在，则直接返回这个常量对象在这个常量池中的引用。所以需要谨慎使用intern方法，避免常量池中的字符串过多，导致性能下降，甚至PermGen内存溢出。Stringstr1=newString("abc");Stringstr1Pool=str1.intern();System.out.println(str1Pool==str1);以上代码，在JDK1.6中打印结果为false。我们先来看一下内存结构图：上面代码中，newString创建的时候，会在常量池和堆中创建两个对象，和前面分析的内存结果是一样的。当str1调用intern方法时，发现对应的对象已经存在于常量池中，则该方法返回该对象在常量池中的地址。此时str1指向对象在堆中的地址，str1Pool指向常量池中的地址，所以它们不相等。另一种情况是常量池中没有字符串常量：Stringstr1=newString("a")+newString("bc");Stringstr1Pool=str1.intern();System.out.println(str1Pool==str1);对应的内存结构图如下：上面代码中，字符串str1生成的对象不存在于常量池中，而是完全存在于堆中。当然，在创建对象时，字符串“a”和“bc”会被存储在常量池中。调用intern方法时，会检查常量池中是否有“abc”，发现没有，于是将“abc”复制到常量池中，intern返回的结果就是常量池的地址常量池。至此，很明显str1Pool和str1其中一个指向常量池，另一个指向堆地址，所以不相等。但在JDK1.7及更高版本中，情况发生了变化。JDK1.7JDK1.7实现后，intern方法仍然会先检查常量池中是否已经存在，如果存在则返回常量池中的引用，与之前没有区别。但是如果在常量池中找不到对应的字符串，则不会将该字符串复制到常量池中，而只会在常量池中生成对原字符串的引用。简单的说就是常量池的内容变了。当在常量池中找不到时，复制一份放在常量池中。1.7之后，将堆上的地址引用复制到常量池中，即常量池存放的是字符串在堆中的引用地址。1.7及以后，常量池已经从方法区移到了堆中。已有的场景我们就不演示了，和JDK1.6是一致的。我们来看看常量池中没有对应字符串的情况。Stringstr1=newString("a")+newString("bc");Stringstr1Pool=str1.intern();System.out.println(str1Pool==str1);对应的内存结构变化如下：一开始创建“abc”对象与JDK1.6同时在堆中创建一个对象，常量池中不存在“abc”。调用intern方法时，常量池不会复制“abc”的字面值进行存储，而是直接将“abc”在堆中的地址存储在常量池中，intern方法返回对象的地址在堆中。这时会发现str1和str1Pool中存放的引用地址都是“abc”在堆中的地址。因此，上述方法的执行结果为真。线程池的实现结构Java使用jni调用C++实现的StringTable的intern方法。StringTable的intern方法类似于Java中HashMap的实现，但是不能自动扩容。默认大小为1009，也就是说String的字符串常量池是一个固定大小的Hashtable。如果常量池中的String过多，会导致严重的Hash冲突，导致链表过长。直接后果是调用String.intern时性能会大幅下降。在JDK1.6中，StringTable的长度固定为1009。在JDK1.7中，StringTable的长度可以通过一个参数来指定：-XX:StringTableSize=99991因此，使用intern方法时需要谨慎。那么，哪些场景适合使用intern方法呢？即对应的字符串被大量复用时。比如我们一开始讲的Nacos代码中，服务的名称基本不会变，会重复使用，所以放在常量池中比较合适。同时我们要知道，intern方法虽然可以减少内存占用，但是会因为多了一个操作而增加了程序的耗时。但是与JVM的垃圾回收时间相比，增加的时间可以忽略不计。总结写这篇文章的想法纯粹来自阅读开源框架源码中的一行代码，但是如果你仔细想想为什么要这样使用，发现背后的原理也是很有趣的它和相关的知识点。
