深度解析 Java String 與 intern() 機制：從反編譯視角探討字串常量池

前言：為何字串面試題屢見不鮮？

字串在日常開發中極為常見，用法看似簡單，卻蘊含深層機制。面試官偏愛考察 String 相關題目，不僅測試 Java 基礎掌握程度，更考驗候選人對技術細節的探究態度。本文將通過反編譯字節碼，結合 JVM 內存模型演進，徹底剖析 String 與 intern() 的核心邏輯，助你攻克經典面試難題。

核心概念：字面量賦值 vs new 關鍵字

字面量賦值：優先檢查字串常量池，若存在則直接引用；否則在常量池創建並引用。

new 關鍵字：直接在堆內存創建新對象，引用指向堆地址。JDK 7 起 HotSpot 將常量池從永久代移至堆中（詳見《JDK8 內存模型——消失的 PermGen》）。

intern() 方法可將堆中字串對象加入常量池，返回常量池引用。

代碼段一：基礎對比

String str1 = "string";
String str2 = new String("string");
String str3 = str2.intern();
System.out.println(str1 == str2); // #1
System.out.println(str1 == str3); // #2

結果分析：

• #1 輸出 false：str1 指向常量池，str2 指向堆對象，地址不同。
• #2 輸出 true：str2.intern() 將 "string" 置入常量池，但常量池已存在該字串（str1 引用），故直接返回常量池引用，str3 指向 str1 同一地址。

代碼段二：編譯期優化與 final 語義

通過 javap -c -verbose StringTest01.class 反編譯觀察字節碼指令：

關鍵指令解讀：

• ldc：從運行時常量池加載引用至棧。
• astore_n：將引用存入第 n 個局部變量。

執行流程關鍵點：

1. str1、str2 均為字面量 "baseStr01"，編譯期合併為常量池同一項 → #3 輸出 true。
2. str3 = baseStr + "01"：非 final 變量，運行期通過 StringBuilder.append() 拼接，生成新堆對象 → #4 輸出 false。
3. str4 = baseFinalStr + "01"：final 變量編譯期常量折疊，直接引用常量池 "baseStr01" → #5 輸出 true。
4. str5 = new String("baseStr01").intern()：堆對象調用 intern()，常量池已存在 "baseStr01"，返回常量池引用 → #6 輸出 true。

代碼段三：JDK 1.6 vs 1.7+ intern() 行為差異

// 情況 1：先 intern 再字面量賦值
String str2 = new String("str") + new String("01");
str2.intern();
String str1 = "str01";
System.out.println(str2 == str1); // #7

// 情況 2：先字面量賦值再 intern
String str1 = "str01";
String str2 = new String("str") + new String("01");
str2.intern();
System.out.println(str2 == str1); // #8

核心差異：JDK 1.7 起常量池移至堆，intern() 不再複製字串，而是在常量池記錄堆對象引用。

• #7 (JDK 1.7+ true)：先執行 intern()，常量池無 "str01"，記錄堆對象引用；後執行字面量賦值，常量池已有引用，直接返回 → 兩者指向同一堆對象。
• #8 (JDK 1.7+ false)：先字面量賦值，常量池創建 "str01"；後 intern() 發現常量池已存在，不改變引用 → str1 指向常量池對象，str2 指向堆對象。

高頻面試題速查

總結

掌握 String 常量池、堆內存交互、intern() 語義演進、編譯期優化（final 常量折疊、字面量合併）及字節碼指令（ldc、invokespecial、invokevirtual），即可洞悉所有字串面試題本質。建議結合 javap 實際反編譯驗證，深化理解。