老话题：Java编译器对于String常量表达式的优化

Question

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。

Answer 1

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？

Answer 2

其实楼上两位对string的理解很透彻，但是太片面。对于"a"+"b"这样的表达式是否生成几个对象，很大程度上取决于java编译器的实现者，并不是所有的jdk都会优化编译。这个问题严格来说是没有答案的，它不在虚拟机实现规范之中，也不在java编译器实现规范之中。jdk实现者可以任意去实现如何去处理这种表达式，只要最后能够生成"ab"字符串数组即可。
但是目前主流jdk都像楼上所说的那样去实现了，进行优化编译，但是这并不意味着你们的答案是正确的，因为这个问题根本就没有答案，所以不要拿这种问题去问别人了，知道是个什么结果即可。

Answer 3

还有，各位不要把java源程序所表现出来的形式与编译后的class文件以某种必然的性质联系起来，因为java虚拟机规范指出，并不一定要java语言才能编译出class文件，只要你愿意，可以使用C++的语言格式来生成class文件，只要class文件的格式能够让jvm装载并解析即可，你甚至直接手动生成class二进制流文件也可以，动态代理与CGlib这样的框架似乎就是这种实现。
还有java语言也不一定只能生成class文件，完全可以开发一个编译器，通过java语言生成dll动态库，当然这不在java规范中，因为那与规范没什么关系了。
java的真实运行过程根本不像java语言表面描述的那样。

Answer 4

像"a"+"b"这种属于《java语言规范》中的编译时常量的概念
Compile-time constants of type String are always "interned" so as to share unique instances, using the method String.intern.
关于字符串+：
If only one operand expression is of type String, then string conversion is performed on the other operand to produce a string at run time. The result is a reference to a String object (newly created, unless the expression is a compile-time constant expression (§15.28))that is the concatenation of the two operand strings.因此对于遵守java语言规范的编译器来说，结果应该是相同的

Answer 5

那如果用String a = "a3.4"; 
String b = "a" + 3.4; 
System.out.println((a.equals(b))); //result = true 这样跟上面的的有什么区别呢？

Answer 6

没想到这种东西会在规范中，我觉得优化这种东西不应该存在于规范之中，规范应该只提供对外调用接口的定义，优化这种东西其实不确定性太强，而且多平台依赖性太强，不同机器和不同平台所要针对的优化手段都不同，虽然编译时很大程度上不不会出现这种情况，但是也不能保证编译时与运行时必须同时存在的特殊情况。
我觉得这种编译时的实现应该是建议的，而不应该强制规定，不然我觉得有点违背java跨平台的宗旨。

Answer 7

jls规定的东西只是对生成的class文件有影响而已，不会对跨平台带来什么影响。