String s="a"+"b"+"c"，到底創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象？

首先看一下這道常見的面試題，下面代碼中，會(huì)創(chuàng)建幾個(gè)字符串對(duì)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(gè)String對(duì)象。

估計(jì)大家會(huì)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(huì)消失，直接呈現(xiàn)為一個(gè)拼接后的完整字符串呢？

這是因?yàn)樵诰幾g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(huì)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(huì)將常量表達(dá)式計(jì)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(gè)編譯期常量：

• 被聲明為final
• 基本類型或者字符串類型
• 聲明時(shí)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(duì)s2來說，雖然也被聲明為final類型，并且在聲明時(shí)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(shí)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(gè)String類型的常量hello Hydra，而s2對(duì)應(yīng)的字符串常量則不在此區(qū)域。對(duì)編譯器來說，運(yùn)行時(shí)常量在編譯期間無法進(jìn)行折疊，編譯器只會(huì)對(duì)嘗試修改它的操作進(jìn)行報(bào)錯(cuò)處理。

另外值得一提的是，編譯期常量與運(yùn)行時(shí)常量的另一個(gè)不同就是是否需要對(duì)類進(jìn)行初始化，下面通過兩個(gè)例子進(jìn)行對(duì)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(duì)上面進(jìn)行修改，對(duì)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(huì)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?yàn)樵谔砑?code style="font-size: 14px;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(30, 107, 184);background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;">final后，變量a成為了編譯期常量，不會(huì)導(dǎo)致類的初始化。另外，在聲明編譯器常量時(shí)，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(yàn)證類是否被初始化過。

我們?cè)倏磶讉€(gè)例子來加深對(duì)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(duì)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(huì)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?yàn)殡m然這里字符串h2被final修飾，但是初始化時(shí)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(huì)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(duì)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(jì)算
• 使用加減運(yùn)算符+、-，乘除運(yùn)算符*、 / 、% 進(jìn)行計(jì)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(gè)固定值的表示法，在Java中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)需要使用new關(guān)鍵字，但是給一個(gè)基本類型變量賦值時(shí)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?cè)诖a中定義并初始化一個(gè)字符串對(duì)象后，程序會(huì)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(gè)字符串的字面量，會(huì)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(gè)類型的字面量只有一個(gè)就是null，這個(gè)字面量可以賦值給任意引用類型的變量，表示這個(gè)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(duì)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(huì)怎樣進(jìn)行處理呢？我們下面再看一個(gè)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(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果？在Java中，String類型在使用==進(jìn)行比較時(shí)，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(huì)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(shí)，表達(dá)式中引用了其他對(duì)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(duì)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(huì)進(jìn)行優(yōu)化：

可以看到，雖然我們?cè)诖a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(huì)自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，新建一個(gè)StringBuilder對(duì)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(gè)新的字符串對(duì)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(huì)返回false了。

本文代碼基于Java 1.8.0_261-b12 版本測試