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sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化

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。不过只在sun的java编译器下测试过,还不清楚其他的java编译器是否会同样处理, 平时开发不接触,懒得去研究了.

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?

posted on 2007-12-05 15:42 sky ao 阅读(2324) 评论(16)  编辑  收藏 所属分类: java

评论

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 16:46 寒松

牛,增长了知识。
但不知道是否做过测试,在那个版本的jdk编译才会有这样的情况?我相信这样的编译优化是和版本有关的  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 16:56 飘然

只在sun的java编译器下测试过,还不清楚其他的java编译器是否会同样处理, 平时开发不接触其他版本的java编译器。  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 17:10 Edward's

真牛!  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 19:35 mg12

受教了.  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 21:27 cccp21

牛!

寒松问的版本应该是指sun的多少版本——1.4?1.5?1.6?  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 22:31 Matthew Chen

最后的这个方法:
private static String getBB() {
return "b";
}
如果加上final应该会内联吧,说不定还是可以的哦。  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-05 23:24 隔叶黄莺

String b = "a" + "b";
这种优化功能一般编译器都会具备的,用javap -c HelloWorld 就能看到生成的代码

好点的编译器都会把 b = a * 8;编译成 b = a<<3; 甚至把 a * 9 编译成 a<<3+a

说到
String a = "ab";
final String bb = "b"; 就是编译器的内联了、静态联编了。其实做java的不用太去关心这些问题,我一个做硬件的同学都说了,你们现在那些写程序都不考虑内存,什么程序都这么占内存。其实我的关点是顺手能做好的尽量做好,何必所有的事情都推向GC呢,我Review别人的代码发现他们全用 new Long(0),而不是 Long.value(0) 来生成 Long 对象的。

看我原来写过这样一个东西:拾谈"用最有效率的方法算出2乘以8等於几?" http://www.blogjava.net/Unmi/articles/124098.html,其实很无聊的。

原来听说过几个俄罗斯的程序员往一个硬件上写程序,容量太小,用汇编也挤不下去,后来就直接用 HEX 代码来写了。  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-06 10:22 千里冰封

太牛了  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2007-12-08 05:57 roygbip

好文,受教!  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化[未登录] 2007-12-29 17:17 菜鸟

真正的高手。多谢!  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2008-01-15 10:24 爱上鸟的鱼

学习!感谢!  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2009-07-09 09:51 小人物

学习了。真是好文章!  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化[未登录] 2009-07-22 22:38 YODA

研究的很有意思,看来是花了心思琢磨了
不过,通常情况下我们不会真正的去写一些对编译器优化这么依赖的代码.  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2009-09-10 17:34 三人行,必有我师焉

String a = "ab";
String b = "a" + "b";
String c = "a";
String d = "b";
String e = c + d;
System.out.println( ( a == b ) );
System.out.println( ( a == e ) );

呵呵,看看结果……  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2009-11-08 22:56 martree

请问
“a”.toLowerCase()=="a"//true
"a"+"b".toLowerCase()=="ab"//false
如何解释,编译器如何做的优化  回复  更多评论   

# re: sun的java编译器对string常量表达式的处理和优化 2009-11-10 10:15 sky ao

“a”.toLowerCase()=="a"//true
"a"+"b".toLowerCase()=="ab"//false

这里没有什么编译器优化的问题,toLowerCase()是方法调用,其结果在运行期展开,编译时没有优化可言。

1. 先看String.toLowerCase()方法,这个方法有个特殊的地方,如果字符串在调用之后内容没有修改,则只是简单的返回原有字符串的对象应用,而不是新建一个同样内容的字符串。
在你的例子中,运行时“a”.toLowerCase()返回的还是"a"的对象引用。

3. "a"+"b".toLowerCase()的解释就是这个表达式在运行期执行
"a"+"b".toLowerCase() -> "a" + "b" -> "ab" ,注意"a" + "b"实在运行期执行,因此会产生一个新的字符串  回复  更多评论   


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