Java 內存模型深度解析：棧與堆的分工協作與 String 常量池機制

核心結論先行

基本類型與字面值：棧上的共享機制

int a = 3;
int b = 3;

編譯器處理：

1. 建立引用 a，棧中創建字面值 3，a 指向它
2. 建立引用 b，發現棧已有 3，直接指向同一地址
3. 結果：a、b 共享同一字面值 3

關鍵區別：修改 a = 4 時，編譯器重新查找/創建 4，a 指向新地址，b 仍指向 3。基本類型賦值修改的是引用指向，不影響其他引用。這與對象引用共享時修改內部狀態會互相影響本質不同。

包裝類與 String：堆上的對象語義

• Integer, Double, String 等為包裝類，使用 new 在堆創建實例
• JDK 5+ 自動裝箱：Integer i = 3 → Integer.valueOf(3) (緩存 -128~127)

String 的特殊性：雙重創建路徑

方式一：new String("abc") — 堆上創建新對象

String s1 = new String("abc");
String s2 = new String("abc");
s1 == s2; // false，兩個獨立堆對象

方式二：String str = "abc" — 常量池機制

JVM 內部步驟：

1. 定義引用 str
2. 檢查字符串常量池 (JDK 7+ 在堆中) 是否有 "abc"
3. 無則創建字面值並建立 String 對象入池；有則直接返回池中對象引用
4. str 指向池中對象

驗證代碼

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1 == str2); // true，同一池對象

str1 = "bcd";
System.out.println(str1 == str2); // false，str1 指向新對象 "bcd"
System.out.println(str1 + ", " + str2); // bcd, abc

實戰建議

1. 優先使用字面量：String s = "text" 利用常量池節省內存、提升速度
2. 頻繁拼接用 StringBuilder：String 不可變，拼接產生大量臨時對象
3. 比較內容用 equals()：== 比較引用地址，equals() 比較字符序列
4. 理解 intern()：手動將堆上 String 放入常量池，返回池中引用

JDK 版本演進補充

• JDK 6：常量池在永久代 (PermGen)，大小固定，易 OOM
• JDK 7+：常量池移至堆，受 GC 管理，動態擴縮
• JDK 8+：永久代移除，元空間 (Metaspace) 存儲類元數據