【Java 笔记】JVM : StringTable

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原创最新推荐文章于 2026-06-04 10:28:33 发布 1.3k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

JVM源码剖析之SymbolTable和StringTable 很多读者在观看JVM相关的书籍时会看到SymbolTable和StringTable，书中的三言二语介绍的不是很清楚，并且读者的水平有限，导致无法理解SymbolTable和StringTable。所以特意写此篇图文并茂的文章来彻底理解SymbolTable和StringTable这两张表。因为Hotspot是c++构成，所以也存在面向对象的思想，也即存在类和对象，所以直接看到SymbolTable和StringTable的类定义即可。阅读详情

1.JVM更新：

在这里插入图片描述
JDK1.8将String Table从方法区的常量池移至了堆中。

1.1 String Table移至Heap中的验证

List<String> list =new ArrayList<>();
try {
//不断往串池中添加字符串数据
    for (int j = 0; j < 200000; j++) {
        list.add(String.valueOf(j).intern());
    }
}catch (Throwable e){
    e.printStackTrace();
}
//-Xms10m -Xmx10m

报错：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

D:\Application\JDK13\bin\java.exe -Xms10m -Xmx10m "-javaagent:D:\Application\IDEAC\IntelliJ IDEA Community Edition 2019.3.4\lib\idea_rt.jar=63616:D:\Application\IDEAC\IntelliJ IDEA Community Edition 2019.3.4\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\Study\Javacode\out\production\Javacode JvmTest.test1
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
 at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3721)
 at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3690)
 at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:235)
 at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:242)
 at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:452)
 at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:465)
 at JvmTest.test1.main(test1.java:24)

2. String Table

常量池中的字符串仅仅是字面符号，只有当执行到对应的JVM指令时，才会生成对象，利用串池避免重复创建字符串对象，JDK1.8串池从常量池中移动到Heap中。String table是一个hashtable结构，所以不可能出现两个相同的值，其不可以扩容。

2.1 字节码解释

2.1.1 测试代码

public class StringTableTest {
    public static void main(String[] args) {
        String s1="a";
        String s2="b";
        String s3="ab";
        String s4=s1+s2;
        String s5="a"+"b";
        String s6=s4.intern();
        //判断输出结果？
        System.out.println(s3==s4);
        System.out.println(s3==s5);
        System.out.println(s3==s6);

    }
}

2.1.2 字节码文件

在IDEA的Terminal窗口输入命令： javap -verbose StringTableTest.class
得到字节码文件，截取其中的重要部分：

 public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=7, args_size=1
         0: ldc           #7                  // String a
         2: astore_1
         3: ldc           #9                  // String b
         5: astore_2
         6: ldc           #11                 // String ab
         8: astore_3
         9: aload_1
        10: aload_2
        11: invokedynamic #13,  0             // InvokeDynamic #0:makeConcatWithC
onstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
        16: astore        4
        18: ldc           #11                 // String ab
        20: astore        5
        22: aload         4
        24: invokevirtual #17                 // Method java/lang/String.intern:(
)Ljava/lang/String;
        27: astore        6
        29: getstatic     #23                 // Field java/lang/System.out:Ljava
/io/PrintStream;
        32: aload_3
        33: aload         4
        35: if_acmpne     42
        38: iconst_1
        39: goto          43
        42: iconst_0
        43: invokevirtual #29                 // Method java/io/PrintStream.print
ln:(Z)V
        46: getstatic     #23                 // Field java/lang/System.out:Ljava
/io/PrintStream;
        49: aload_3
        50: aload         5
        52: if_acmpne     59
        55: iconst_1
        56: goto          60
        59: iconst_0
        60: invokevirtual #29                 // Method java/io/PrintStream.print
ln:(Z)V
        63: getstatic     #23                 // Field java/lang/System.out:Ljava
/io/PrintStream;
        66: aload_3
        67: aload         6
        69: if_acmpne     76
        72: iconst_1
        73: goto          77
        76: iconst_0
        77: invokevirtual #29                 // Method java/io/PrintStream.print
ln:(Z)V
        80: return
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 3
        line 9: 6
        line 10: 9
        line 11: 18
        line 12: 22
        line 14: 29
        line 15: 46
        line 16: 63
        line 18: 80
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      81     0  args   [Ljava/lang/String;
            3      78     1    s1   Ljava/lang/String;
            6      75     2    s2   Ljava/lang/String;
            9      72     3    s3   Ljava/lang/String;
           18      63     4    s4   Ljava/lang/String;
           22      59     5    s5   Ljava/lang/String;
           29      52     6    s6   Ljava/lang/String;

2.1.3 根据字节码文件理解JVM中StringTable的实现

public static void main(String[] args) {
    // 常量池中的信息，都会被加载到运行时常量池中， 这时 a b ab 都是常量池中的符号，还没有变为 java 字符串对象
    String s1="a";
   /* 0: ldc         #7     // String a
      2: astore_1
      // a 符号变为 "a" 字符串对象,并存入局部变量表中Slot=1，变量名为s1的位置
         以"a"作为键值去StringTable中做查询操作，StringTable中还未存有"a",
         于是将"a"存入StringTable中==》StringTable ["a"]
    */

    String s2="b";
    /* 3: ldc        #9     // String b
       5: astore_2
      // b 符号变为 "b" 字符串对象,并存入局部变量表中Slot=2，变量名为s2的位置
         以"b"作为键值去StringTable中做查询操作，StringTable中还未存有"b",
         于是将"b"存入StringTable中==》StringTable ["a","b"]

    */
    String s3="ab";
    /* 6: ldc        #11    // String ab
       8: astore_3
      // ab 符号变为 "ab" 字符串对象,并存入局部变量表中Slot=3，变量名为s3的位置
         同理 ==》StringTable ["a","b","ab"]
    */
    String s4=s1+s2;
   /* 9:  aload_1
      10: aload_2
      11: invokedynamic #13,  0             // InvokeDynamic #0:makeConcatWithC
      onstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
      16: astore   4
      //先加载变量aload_1 ("a" )和aload_2(" b "),再拼接
      //这一步实际等效于：new StringBuilder().append("a").append("b").toString()
      //此处是重新生成了一个新的对象
    */

    String s5="a"+"b";
    /*18: ldc        #11           // String ab
      20: astore     5
      //此处可以发现s5的生成并没有像变量s4一样先加载变量s1和s2
        而是和 String s3="ab" 对应的JVM指令一致，
        所以s5和s3指向同一对象
     */

    String s6=s4.intern();
    //调用intern()方法，先在String table中查找是否存在与该对象相同的字符串，
    // 若存在直接返回String table中字符串的引用，若不存在则将当前对象的引用放到String Table中,并且返回的是当前对象的引用
    //所以此处"ab"在StringTable中已存在，s6获得的是与s3相同的引用地址
    
    //运行结果：
    System.out.println(s3==s4);//false
    System.out.println(s3==s5);//true
    System.out.println(s3==s6);//true

}

2.1.4 String Table编译器调优

String s4=s1+s2;//StringBulider
String s5="a"+"b";//Javac 编译期直接确定

变量拼接是动态的，因为变量的指向在运行期是可以改变的，所以变量的拼接是通过new 一个新的对象实现的。
而常量是确定不变的，所以javac进行了优化，在编译期就确定了常量拼接的结果。

注意：常量的拼接结果会自动存入String Table，而变量的拼接结果需要使用String类的intern()方法存入String Table中。

2.2 Debug测试：对利用串池避免重复创建字符串对象的验证

public static void main(String[] args) {
    String s1="a";
    String s2="b";
    String s3="c";
    String s4="d";
    String s5="e";

    String s6="a";
    String s7="b";
    String s8="c";
    String s9="d";
    String s10="e";
}

首先设置三个断点，进行Debug测试，查看Memory窗口Java,lang.String的数量变化在这里插入图片描述
运行至断点1时，得到初始String的数量：

运行至断点2时，String如期望增加了5：

运行至断点3时，String的数量不变，说明没有重复生成"a",“b”,“c”,“d”,“e”：

2.3 String Table中存储的是String对象还是引用地址？

此部分对于网上查询到的资料有点蒙圈，个人总结如下：JDK1.8开始String Table中存储的既可以是String对象也可以是引用地址（如之后发现此结论有错，再做笔记更改）

2.3.1 Java中创建字符串对象的情况分析：

采用字面值的方式创建一个字符串时，JVM首先去串池中寻找是否存在该字符串，如果不存在，则在串池中创建该字符串，然后返回该字符串对象的引用地址；如果存在，则不创建任何新的对象，直接返回该字符串对象的引用地址。
采用new String(“abc”)方式创建字符串时，JVM首先去串池中寻找是否存在该字符串，如果不存在，则首先在串池中创建该字符串，然后再在堆中也创建一个该字符串对象，返回该字符串对象在堆中的引用地址，这种情况实际生成了两个String对象；如果存在，则只在堆中创建新的对象，返回该字符串对象在堆中的引用地址。

2.3.2 代码验证

Debug测试下观察Memory窗口中String数量的变化

断点1执行之后，String增量为1：在这里插入图片描述
断点2执行之后，较上一行代码String增量为2：

2.3.3 运行结果分析：

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "a";
    String s2 = "b";
    String s3=new String("asd");//串池和堆中都会生成一个"asd"字符串对象，而s3指向的是堆中的字符串对象
    String s4=s3.intern();
    //"asd"在串池中已经存在，所以直接返回串池中该字符串对象的引用，而s3指向的是堆中的"asd"
    System.out.println(s4==s3);//false   该结果验证了以上分析

    String s5=s3+s1;//StringBuilder方式创建的拼接对象只在堆中存在
    String s6=s5.intern();//串池中不存在该字符串对象，此时存入的只是s5所指对象的引用地址，所以s6和s5指向的是同一地址
    System.out.println(s5==s6);//true   该结果验证了以上分析
}