Java 字符串內部機制深度解析：編譯期優化、常量池與 new String() 的區別

問題代碼與輸出

String a = fuse("a", "");
String b = fuse("a", "");
System.out.println(a == b); // false

String c = "a" + "";
String d = "a" + "";
System.out.println(c == d); // true

String e = fuse("a");
String f = fuse("a");
System.out.println(e == f); // true

三個結果的深度解析

1. c 和 d：編譯期常量折疊

String c = "a" + "";
String d = "a" + "";
// 編譯器優化：視為常量表達式
// 編譯時直接計算為 "a"
// 存入字符串常量池
// c 和 d 指向同一個常量池對象
// c == d → true

2. e 和 f：方法返回值優化 + 常量池

static String fuse(String t1) { return t1; }

String e = fuse("a");
String f = fuse("a");
// 參數 "a" 是字面量，已在常量池
// 方法直接返回參數引用，無新建對象
// e 和 f 都指向常量池中同一個 "a"
// e == f → true

3. a 和 b：運行時拼接創建新對象

static String fuse(String t1, String t2) { return t1 + t2; }

String a = fuse("a", "");
String b = fuse("a", "");
// t1 + t2 在運行時執行
// 底層使用 StringBuilder 拼接
// new StringBuilder().append(t1).append(t2).toString()
// toString() 會 new String(char[]) 創建堆上新對象
// 每次調用都創建新對象，地址不同
// a == b → false

字符串對象創建對比表

JDK 版本差異注意

• JDK 7 前：常量池在永久代 (PermGen)
• JDK 7+：常量池移至堆中
• JDK 9+：字符串底層改用 byte[] + coder (Compact Strings)

最佳實踐

1. 比較內容用 equals()："abc".equals(str)
2. 拼接用 StringBuilder：循環中避免隱式創建大量臨時對象
3. 常量池利用：String s = "a" + "b"; 優于 String s = "a"; s += "b";
4. intern() 謹慎使用：大量調用可能導致常量池膨脹 (JDK 7+ 在堆中相對安全)

總結

三個結果的本質區別在於：編譯期常量折疊 vs 運行時拼接新建對象。字符串常量池是 JVM 優化字符串存儲的關鍵機制，理解其工作原理能寫出更高性能的代碼。