Java 字符串內存模型深度解析：String、StringBuilder、intern() 與面試必考題

String 核心特性回顧

• 不可變性： `final char[] value`，任何修改操作都產生新對象
• 常量池 (String Pool)： 堆中專區，存儲字面量與 `intern()` 進入的字符串，**JDK 7+ 移至堆**，受 GC 管理
• 創建機制： 字面量 (`"abc"`) → 檢查常量池，有則引用，無則創建入池；`new String("abc")` → **堆中新建對象**，內容複製自常量池字面量

經典面試題逐題破解

題 1.1：`new String("abc")` 創建幾個對象？

String s1 = new String("abc");
String s2 = new String("abc");
System.out.println(s1 == s2); // false

答案： 每行創建 **2 個對象** (堆對象 + 常量池字面量 "abc"，但字面量只會在類加載時創建/入池一次)。

圖解：

`s1`、`s2` 指向不同堆對象，`==` 比較地址 → `false`。

題 1.2：`String.equals(StringBuffer)` 返回什麼？

String s1 = "abc";
StringBuffer s2 = new StringBuffer(s1);
System.out.println(s1.equals(s2)); // false

答案：false。`String.equals(Object)` 源碼關鍵：

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) return true;
    if (anObject instanceof String) {  // 關鍵：必須是 String 實例
        String anotherString = (String) anObject;
        // 逐字符比較...
    }
    return false;
}

`StringBuffer` 不是 `String`，直接返回 `false`。教訓：**equals 契約要求類型一致**。

題 1.3：`String s1 = new String("abc"); String s2 = new String("abc");` 內存幾個對象？

答案：3 個 —— 2 個堆對象 (s1、s2) + 1 個常量池字面量 "abc"。

題 1.4：`intern()` 陷阱題

String s1 = "abc";
String s2 = new String("abc");
s2.intern();
System.out.println(s1 == s2); // false

答案：false。`intern()` 返回常量池引用，**但未賦值給 s2**，s2 仍指向堆對象。

修正版：

String s1 = "abc";
String s2 = new String("abc");
s2 = s2.intern();  // 關鍵：重新賦值
System.out.println(s1 == s2); // true

補充題：JDK 6 vs JDK 7+ `intern()` 行為差異

String s = new String("a") + new String("b"); // "ab" 堆對象
String s2 = s.intern(); // JDK 6: 複製到永久代常量池，返回新對象地址 ≠ s
                        // JDK 7+: 在堆常量池記錄引用，返回 s 自己的地址 == s
System.out.println(s == s2); // JDK 6: false, JDK 7+: true

**根因：** JDK 7 將常量池從永久代移至堆，`intern()` 不再複製對象，僅在常量池登記引用。

String、StringBuilder、StringBuffer 選型指南

常量池與堆的演進歷程

• JDK 6： 永久代，`intern()` 複製對象到永久代
• JDK 7： 常量池移至堆，`intern()` 登記引用，永久代開始淘汰
• JDK 8： 永久代移除，元空間 存類元數據，字符串常量池在堆

實戰避坑指南

1. 避免循環中 `+=` 拼接字符串：使用 `StringBuilder`，或 Java 8+ `String.join()`、`Collectors.joining()`
2. 慎用 `intern()`：大量調用會擴大常量池，導致 Full GC、甚至 OOM，僅用於**有限值集合** (如狀態碼、枚舉值) 去重
3. 字符串作為 Map 鍵：利用不可變性保證哈希碼穩定，但注意長字符串 `hashCode()` 計算開銷 (JDK 13+ 緩存哈希碼)
4. 正則分割/替換：`split("|")` 需轉義 `split("\\|")`，頻繁操作預編譯 `Pattern`

深入理解 String 內存模型，不僅是面試必備，更是寫出高性能、低 GC 壓力 Java 代碼的基石。記住：**不可變是特性，常量池是優化，工具類選型是藝術**。