关于String字符串和字符串相加（拼接）的一些知识

我最近看了挺多关于String相加的博文，总觉得都在告诉大家一些结果，或者公认的表面东西，没有人讲为什么这样。所以这篇博文旨在由浅入深的讲讲String类型的相加的一些知识。
对String类型做一个基本的介绍：
String 是典型的Immutable类，被声明成为final class，所有的属性也是final的。由于它的不可变性，类似拼接、裁剪字符串等动作，都会产生新的String对象。
String原生的保证了基础线程安全，由于可不变，对象在拷贝时不需要额外复制数据。
这些大家在平常的使用过程中都有自己清楚的认识。

其实字符串拼接无非总体来说就是俩种方式：

字符串相加，其实就是字符串的拼接，在字符串拼接时，编译器会先检查拼接字符串是否都是常量，如果是常量，会直接应用常量，编译器并创建一个新的对象来存放对于拼接的字符串的引用。
如果不是常量，其实在编译器中执行的就是StringBuilder.append()方法对字符串进行拼接，然后将拼接好的StringBuilder进行.toString()，得到字符串后返回。

先来说说创建字符串在堆栈中创建的对象是多少个，我先举几个例子：

         String s1 = "a";String s2 = "b";String s3 = new String("123");String s4 = "1" + "2";String s5 = new String("123") + new String("321");String s6 = s1 + s2;

在上面的代码中一共有六行代码，其中行、行2在内存中分别创建了一个对象，这个容易理解，也是基础。接下来看行3，行3创建了几个对象呢？看着代码表面来说，应该是一个对象，但是真的是这样吗？
先给大家贴一下new String（）的构造代码（运行环境是jdk1.8），如下：

public String(String original) {this.value = original.value;this.hash = original.hash;
}

很简单，就是一个有参构造器，将传入的值构造一个新的String对象，并且根据传入的值做hash，好这段源代码告诉我们new String是只创建一个对象的。但是，我们看看这段代码反编译后的结果：

这是行3进行编译，然后反编译的结果，从结果中我们可以看到操作顺序，和创建的对象，一个是 new 出来的对象，也就是new String（），另一个是 String 123，从这里不难看出，在jdk的运行操作中，底层是出现了俩个String对象的，没有额外的对象生成出来（当然不能算String底层的 char[] 数组）。那么也就可以看出来，在编译器运行行3的代码时，实际上是创建了俩个对象的，一个是s3，一个是“123”。
好，我们接着看行4，行4是一个字符串的拼接，如果按照目前为止的理解方式，那么应该在内存中创建的是3个对象，“1,”，“2”和“12”，但是并不是这样子的。这里涉及到一个重要的知识点（个人的理解总结）：

如果在创建String的时候引用的是字符串常量（jdk1.8之前字符串常量是单独的一块内存空间，java 9之后，字符串常量池被移动到了堆中），那么只会创建当前对象

该怎么理解这句话呢，首先“1”，和“2”在java中，类似于这样的，我们统一称为字符串常量，在创建新的字符串时，编译器会先去访问常量池，因为“1”，“2”在字符串常量池中存在，所以，在创建s4时，会直接引用字符串常量池中的“1”和“2”，并将合并的结果创建一个新的对象s4，如下图反编译后的结果：

可以看到反编译后只是创建了一个String对象 “12”。

那么有部分“彭于晏”（同学）会问，那么对于行3你怎么解释？这里要说一下，行3 执行的是new String操作，在java8中，注意一下这个操作的顺序，还有反编译后的结果显示。

接下来要说的是行6,（不是行5哦），行6是两个字符串的拼接，这是咱们常用的拼接方式（以后在实际开发中尽量直接使用StringBuilder去拼接字符串），那么这是创建了几个对象呢？首先s1对象已经创建了，s2对象也已经创建了，当已经创建好字符串对象时，那么再做字符串拼接时，编译器会直接饮用创建好的对象地址，也就是s1和s2的对象地址，将s1和s2对象都拿出来时，此时还没有创建新的对象，接下来是字符串拼接，将俩个对象合成一个新的对象，那么这个新的对象就是创建出来的对象。那这步操作只是引用后生成了一个对象吗？这样描述是不准确的。我们先来看看反编译之后的结果：

从图中不难看出，当编译器监测到俩个String对象要进行拼接时，首先会创建一个StringBuilder，然后会逐步按照顺序将俩个对象append到StringBuilder中，最后再执行toString方法。
那么这其中的整个流程到底创建了多少个对象呢？我按照执行顺序将源代码放出来。
首先StringBuilder的类的继承和实现

public final class StringBuilderextends AbstractStringBuilderimplements java.io.Serializable, CharSequence
{
......//此处省略一完字
}

从反编译的结果中看出是逐步append（），而且参数是String，所以调用的数StringBuilder的append（String str）方法，源代码如下：

@Overridepublic StringBuilder append(String str) {super.append(str);return this;}

调用了父类的append方法，代码如下：

public AbstractStringBuilder append(String str) {if (str == null)return appendNull();int len = str.length();ensureCapacityInternal(count + len);str.getChars(0, len, value, count);count += len;return this;}

按照执行顺序，先查看appendNull（）方法，源代码如下：

private AbstractStringBuilder appendNull() {int c = count;ensureCapacityInternal(c + 4);final char[] value = this.value;value[c++] = 'n';value[c++] = 'u';value[c++] = 'l';value[c++] = 'l';count = c;return this;}

内部方法 ensureCapacityInternal(c + 4)，源代码如下：

 private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {// overflow-conscious codeif (minimumCapacity - value.length > 0) {value = Arrays.copyOf(value,newCapacity(minimumCapacity));}}

内部方法newCapacity(minimumCapacity)，源代码如下：

private int newCapacity(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint newCapacity = (value.length << 1) + 2;if (newCapacity - minCapacity < 0) {newCapacity = minCapacity;}return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)? hugeCapacity(minCapacity): newCapacity;}

因为父类的方法又调用了一遍ensureCapacityInternal(count + len)方法，所以从源代码中看到，至此appen方法是没有新增对象的（Arrays.copyOf（）方法是不会复制对象的，复制的是引用地址）。再接着看反编译后的结果，两个append（）方法都没有新增对象，那么最后一步toString（）方法会吗？我们看源代码，如下：

@Overridepublic String toString() {// Create a copy, don't share the arrayreturn new String(value, 0, count);}

从代码里看到是有个String的构造器的，那么这里会创建一个String的对象，其实从代码注释Create a copy, don't share the array也能看出来。
执行完toString（）方法后，程序也就执行完这一部分的代码了，所以这整个过程一共创建了两个对象，一个是StringBuilder，一个是String，所以行6 一共创建的是俩个对象，一个String对象。

接下来要说的就是行5，行5 略有些复杂，首先看表面，按照之前的分析，应该是6个对象“123”、”321“、俩个new String（）动作、s5，还有一个StringBuilder对象，这样才能验证上面所说的。我将反编译后的结果放上来：

按照步骤来看，首先创建一个StringBuilder对象，然后创建“123”String对象，再创建new String（），执行append（），接着创建“321”String对象，再创建new String（），执行append（），最后执行toString方法。结合上面的经验，最后得出创建了6个对象，分别是StringBuilder对象，两个new String（）对象，”123“，”321“，toString（）方法创建的String对象。

还有几个冷知识，有兴趣的可以了解一下：

字符串的hashcode值取决于内容，而不是地址；
string.intern()方法，会将一个字符串的引用放到常量池里。
例如：
String s3 = new String("12") + new String("34");
s3.intern();
String s4 = "1234";
System.out.println(s3 == s4);
如果有行2代码，结果是true，如果不加行2代码结果就是false。

综上所述，对于String我们有了一个大概的认识，String在创建时一共创建了几个对象，几个String对象，我们大概心理有了清晰的认识，关于字符串的拼接，其实就是StringBuilder的append（），所以在日后的工作中也好，学习中也好，如果能使用的StringBuilder尽量使用StringBuilder，String的字符串直接拼接会造成多余内存的消耗（一般来说使用+号也没什么大碍）。

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