String s="a"+"b"+"c"，到底創(chuàng)建了幾個對象？

首先看一下這道常見的面試題，下面代碼中，會創(chuàng)建幾個字符串對象？

String s="a"+"b"+"c";

如果你比較一下Java源代碼和反編譯后的字節(jié)碼文件，就可以直觀的看到答案，只創(chuàng)建了一個String對象。

估計大家會有疑問了，為什么源代碼中字符串拼接的操作，在編譯完成后會消失，直接呈現(xiàn)為一個拼接后的完整字符串呢？

這是因為在編譯期間，應(yīng)用了編譯器優(yōu)化中一種被稱為常量折疊(Constant Folding)的技術(shù)，會將編譯期常量的加減乘除的運(yùn)算過程在編譯過程中折疊。編譯器通過語法分析，會將常量表達(dá)式計算求值，并用求出的值來替換表達(dá)式，而不必等到運(yùn)行期間再進(jìn)行運(yùn)算處理，從而在運(yùn)行期間節(jié)省處理器資源。

而上邊提到的編譯期常量的特點(diǎn)就是它的值在編譯期就可以確定，并且需要完整滿足下面的要求，才可能是一個編譯期常量：

• 被聲明為final
• 基本類型或者字符串類型
• 聲明時就已經(jīng)初始化
• 使用常量表達(dá)式進(jìn)行初始化

上面的前兩條比較容易理解，需要注意的是第三和第四條，通過下面的例子進(jìn)行說明：

final String s1="hello "+"Hydra";
final String s2=UUID.randomUUID().toString()+"Hydra";

編譯器能夠在編譯期就得到s1的值是hello Hydra，不需要等到程序的運(yùn)行期間，因此s1屬于編譯期常量。而對s2來說，雖然也被聲明為final類型，并且在聲明時就已經(jīng)初始化，但使用的不是常量表達(dá)式，因此不屬于編譯期常量，這一類型的常量被稱為運(yùn)行時常量。再看一下編譯后的字節(jié)碼文件中的常量池區(qū)域：

可以看到常量池中只有一個String類型的常量hello Hydra，而s2對應(yīng)的字符串常量則不在此區(qū)域。對編譯器來說，運(yùn)行時常量在編譯期間無法進(jìn)行折疊，編譯器只會對嘗試修改它的操作進(jìn)行報錯處理。

另外值得一提的是，編譯期常量與運(yùn)行時常量的另一個不同就是是否需要對類進(jìn)行初始化，下面通過兩個例子進(jìn)行對比：

public class IntTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(a1.a);
    }
}
class a1{
    static {
        System.out.println("init class");
    }
    public static int a=1;
}

運(yùn)行上面的代碼，輸出：

init class
1

如果對上面進(jìn)行修改，對變量a添加final進(jìn)行修飾：

public static final int a=1;

再次執(zhí)行上面的代碼，會輸出：

1

可以看到在添加了final修飾后，兩次運(yùn)行的結(jié)果是不同的，這是因為在添加final后，變量a成為了編譯期常量，不會導(dǎo)致類的初始化。另外，在聲明編譯器常量時，final關(guān)鍵字是必要的，而static關(guān)鍵字是非必要的，上面加static修飾只是為了驗證類是否被初始化過。

我們再看幾個例子來加深對final關(guān)鍵字的理解，運(yùn)行下面的代碼：

public static void main(String[] args) {
    final String h1 = "hello";
    String h2 = "hello";
    String s1 = h1 + "Hydra";
    String s2 = h2 + "Hydra";
    System.out.println((s1 == "helloHydra"));
    System.out.println((s2 == "helloHydra"));
}

執(zhí)行結(jié)果：

true
false

代碼中字符串h1和h2都使用常量賦值，區(qū)別在于是否使用了final進(jìn)行修飾，對比編譯后的代碼，s1進(jìn)行了折疊而s2沒有，可以印證上面的理論，final修飾的字符串變量屬于編譯期常量。

再看一段代碼，執(zhí)行下面的程序，結(jié)果會返回什么呢？

public static void main(String[] args) {
    String h ="hello";
    final String h2 = h;
    String s = h2 + "Hydra";
    System.out.println(s=="helloHydra");
}

答案是false，因為雖然這里字符串h2被final修飾，但是初始化時沒有使用編譯期常量，因此它也不是編譯期常量。

在上面的一些例子中，在執(zhí)行常量折疊的過程中都遵循了使用常量表達(dá)式進(jìn)行初始化這一原則，這里可能有的同學(xué)還會有疑問，到底什么樣才能算得上是常量表達(dá)式呢？在Oracle官網(wǎng)的文檔中，列舉了很多種情況，下面對常見的情況進(jìn)行列舉（除了下面這些之外官方文檔上還列舉了不少情況，如果有興趣的話，可以自己查看）：

• 基本類型和String類型的字面量
• 基本類型和String類型的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
• 使用+或-或!等一元運(yùn)算符（不包括++和--）進(jìn)行計算
• 使用加減運(yùn)算符+、-，乘除運(yùn)算符*、 / 、% 進(jìn)行計算
• 使用移位運(yùn)算符 >>、 <<、 >>>進(jìn)行位移操作
• ……

字面量（literals）是用于表達(dá)源代碼中一個固定值的表示法，在Java中創(chuàng)建一個對象時需要使用new關(guān)鍵字，但是給一個基本類型變量賦值時不需要使用new關(guān)鍵字，這種方式就可以被稱為字面量。Java中字面量主要包括了以下類型的字面量：

//整數(shù)型字面量：
long l=1L;
int i=1;

//浮點(diǎn)類型字面量：
float f=11.1f;
double d=11.1;

//字符和字符串類型字面量：
char c='h';
String s="Hydra";

//布爾類型字面量：
boolean b=true;

當(dāng)我們在代碼中定義并初始化一個字符串對象后，程序會在常量池（constant pool）中緩存該字符串的字面量，如果后面的代碼再次用到這個字符串的字面量，會直接使用常量池中的字符串字面量。

除此之外，還有一類比較特殊的null類型字面量，這個類型的字面量只有一個就是null，這個字面量可以賦值給任意引用類型的變量，表示這個引用類型變量中保存的地址為空，也就是還沒有指向任何有效的對象。

那么，如果不是使用的常量表達(dá)式進(jìn)行初始化，在變量的初始化過程中引入了其他變量（且沒有被final修飾）的話，編譯器會怎樣進(jìn)行處理呢？我們下面再看一個例子：

public static void main(String[] args) {
    String s1="a";
    String s2=s1+"b";
    String s3="a"+"b";
    System.out.println(s2=="ab");
    System.out.println(s3=="ab");
}

結(jié)果打印：

false
true

為什么會出現(xiàn)不同的結(jié)果？在Java中，String類型在使用==進(jìn)行比較時，是判斷的引用是否指向堆內(nèi)存中的同一塊地址，出現(xiàn)上面的結(jié)果那么說明指向的不是內(nèi)存中的同一塊地址。

通過之前的分析，我們知道s3會進(jìn)行常量折疊，引用的是常量池中的ab，所以相等。而字符串s2在進(jìn)行拼接時，表達(dá)式中引用了其他對象，不屬于編譯期常量，因此不能進(jìn)行折疊。

那么，在沒有常量折疊的情況下，為什么最后返回的是false呢？我們看一下這種情況下，編譯器是如何實(shí)現(xiàn)，先執(zhí)行下面的代碼：

public static void main(String[] args) {
    String s1="my ";
    String s2="name ";
    String s3="is ";
    String s4="Hydra";
    String s=s1+s2+s3+s4;
}

然后使用javap對字節(jié)碼文件進(jìn)行反編譯，可以看到在這一過程中，編譯器同樣會進(jìn)行優(yōu)化：

可以看到，雖然我們在代碼中沒有顯示的調(diào)用StringBuilder，但是在字符串拼接的場景下，Java編譯器會自動進(jìn)行優(yōu)化，新建一個StringBuilder對象，然后調(diào)用append方法進(jìn)行字符串的拼接。而在最后，調(diào)用了StringBuilder的toString方法，生成了一個新的字符串對象，而不是引用的常量池中的常量。這樣，也就能解釋為什么在上面的例子中，s2=="ab"會返回false了。

本文代碼基于Java 1.8.0_261-b12 版本測試