Java编译器对于String常量表达式的优化
2024年03月04日
首先把问题摆出来，先看这个代码String a="ab";
String b="a"+"b";
System.out.println((a==b));
打印结果会是什么？类似这样的问题，有人考过我，我也拿来考过别人(蛮好玩的，大家也可以拿来问人玩)，一般答案会是以下几种：
1.true
"a"+"b"的结果就是"ab"，这样a,b都是"ab"了，内容一样所以"相等"，结果true
一般java新人如是答。
2.false
"a"+"a"会生成新的对象"aa"，但是这个对象和String a="ab";不同，(a==b)是比较对象引用，因此不相等，结果false
对java的String有一定了解的通常这样回答。
3.true
String a="ab";创建了新的对象"ab"；再执行String b="a"+"b";结果b="ab",这里没有创建新的对象，而是从JVM字符串常量池中获取之前已经存在的"ab"对象。因此a,b具有对同一个string对象的引用，两个引用相等，结果true.
能回答出这个答案的，基本已经是高手了，对java中的string机制比较了解。
很遗憾,这个答案,是不够准确的。或者说，根本没有运行时计算b="a"+"b";这个操作.实际上运行时只有String b="ab";
3的观点适合解释以下情况：
String a="ab";
String b="ab";
System.out.println((a==b));
如果String b="a"+"b";是在运行期执行，则3的观点是无法解释的。运行期的两个string相加，会产生新的对象的。(本文后面对此有解释)
4.true
下面是我的回答：编译优化+3的处理方式=最后的true
String b="a"+"b";编译器将这个"a"+"b"作为常量表达式，在编译时进行优化，直接取结果"ab"，这样这个问题退化
String a="ab";
String b="ab";
System.out.println((a==b));
然后根据3的解释，得到结果true
这里有一个疑问就是String不是基本类型，像
int secondsOfDay=24*60*60;
这样的表达式是常量表达式,编译器在编译时直接计算容易理解，而"a"+"b"这样的表达式,string是对象不是基本类型,编译器会把它当成常量表达式来优化吗?
下面简单证明我的推断，首先编译这个类:
public class Test{
private String a="aa";
}
复制class文件备用,然后修改为
public class Test{
private String a="a"+"a";
}
再次编译,用ue之类的文本编辑器打开,察看二进制内容,可以发现,两个class文件完全一致,连一个字节都不差.
ok,真相大白了.根本不存在运行期的处理String b="a"+"b";这样的代码的问题,编译时就直接优化掉了。
下面进一步探讨，什么样的string+表达式会被编译器当成常量表达式？
String b="a"+"b";
这个String+String被正式是ok的,那么string+基本类型呢？
String a="a1";
String b="a"+1;
System.out.println((a==b));//result=true
String a="atrue";
String b="a"+true;
System.out.println((a==b));//result=true
String a="a3.4";
String b="a"+3.4;
System.out.println((a==b));//result=true
可见编译器对string+基本类型是当成常量表达式直接求值来优化的。
再注意看这里的string都是"**"这样的，我们换成变量来试试：
String a="ab";
String bb="b";
String b="a"+bb;
System.out.println((a==b));//result=false
这个好理解，"a"+bb中的bb是变量，不能进行优化。这里很很好的解释了为什么3的观点不正确，如果String+String的操作是在运行时进行的，则会产生新的对象，而不是直接从jvm的string池中获取。
再修改一下,把bb作为常量变量：
String a="ab";
final String bb="b";
String b="a"+bb;
System.out.println((a==b));//result=true
竟然又是true，编译器的优化好厉害啊，呵呵，考虑下面这种情况：
String a="ab";
final String bb=getBB();
String b="a"+bb;
System.out.println((a==b));//result=false
private static String getBB(){
return"b";
}
看来java(包括编译器和jvm)对string的优化，真的是到了极点了，string这个所谓的"对象"，完全不可以看成一般的对象，java对string的处理近乎于基本类型，最大限度的优化了几乎能优化的地方。
另外感叹一下,string的+号处理，算是java语言里面唯一的一个"运算符重载"(接触过c++的人对这个不会陌生)吧？
