這帖是用來回復(fù)高級語言虛擬機(jī)圈子里的一個問題，一道java筆試題的。本來因?yàn)橐姷锰嘁呀?jīng)吐槽無力，但這次實(shí)在忍不住了就又爆發(fā)了一把。寫得太長干脆單獨(dú)開了一帖。順帶廣告：對JVM感興趣的同學(xué)們同志們請多多支持高級語言虛擬機(jī)圈子以下是回復(fù)內(nèi)容。文中的“樓主”是針對原問題帖而言。===============================================================樓主是看各種寶典了么……以后我面試人的時候就要專找寶典答案是錯的來問，方便篩人orz樓主要注意了：這題或類似的題雖然經(jīng)常見，但使用這個描述方式實(shí)際上沒有任何意義：

1. Strings=newString("xyz");

這個問題自身就沒有合理的答案，樓主所引用的“標(biāo)準(zhǔn)答案”自然也就不準(zhǔn)確了：

（好吧這個答案的吐槽點(diǎn)很多……大家慢慢來）這問題的毛病是什么呢？它并沒有定義“創(chuàng)建了”的意義。什么叫“創(chuàng)建了”？什么時候創(chuàng)建了什么？而且這段Java代碼片段實(shí)際運(yùn)行的時候真的會“創(chuàng)建兩個String實(shí)例”么？如果這道是面試題，那么可以當(dāng)面讓面試官澄清“創(chuàng)建了”的定義，然后再對應(yīng)的回答。這種時候面試官多半會讓被面試者自己解釋，那就好辦了，好好曬給面試官看。如果是筆試題就沒有提問要求澄清的機(jī)會了。不過會出這種題目的地方水平多半也不怎么樣。說不定出題的人就是從各種寶典上把題抄來的，那就按照寶典把那不大對勁的答案寫上去就能混過去了===============================================================先換成另一個問題來問：

1. Strings=newString("xyz");

一種合理的解答是：

這是根據(jù)Java語言規(guī)范相關(guān)規(guī)定可以給出的合理答案。考慮到Java語言規(guī)范中明確指出了：

也就是規(guī)定了Java語言一般是編譯為Java虛擬機(jī)規(guī)范所定義的Class文件，但并沒有規(guī)定“一定”（must），留有不使用JVM來實(shí)現(xiàn)Java語言的余地。考慮上Java虛擬機(jī)規(guī)范，確實(shí)在這段代碼里涉及的常量種類為CONSTANT_String_info的字符串常量也只有"xyz"一個。CONSTANT_String_info是用來表示Java語言中String類型的常量表達(dá)式的值（包括字符串字面量）用的常量種類，只在這個層面上考慮的話，這個解答也沒問題。所以這種解答可以認(rèn)為是合理的。值得注意的是問題中“在運(yùn)行時”既包括類加載階段，也包括這個代碼片段自身執(zhí)行的時候。下文會再討論這個細(xì)節(jié)與樓主原本給出的問題的關(guān)系。碰到這種問題首先應(yīng)該想到去查閱相關(guān)的規(guī)范，這里具體是Java語言規(guī)范與Java虛擬機(jī)規(guī)范，以及一些相關(guān)API的JavaDoc。很多人喜歡把“按道理說”當(dāng)作口頭禪，規(guī)范就是用來定義各種“道理”的——“為什么XXX是YYY的意思？”“因?yàn)橐?guī)范里是這樣定義的！”——無敵了。在Java虛擬機(jī)規(guī)范中相關(guān)的定義有下面一些：

• Evaluation of a class instance creation expression creates a new instance of the class whose name appears in the expression.
• Invocation of the newInstance method of class Class creates a new instance of the class represented by the Class object for which the method was invoked.

• Loading of a class or interface that contains a String literal may create a new String object(§2.4.8)to represent that literal. This may not occur if the a String object has already been created to represent a previous occurrence of that literal, or if the String.intern method has been invoked on a String object representing the same string as the literal.
• Execution of a string concatenation Operator that is not part of a constant expression sometimes creates a new String object to represent the result. String concatenation operators may also create temporary wrapper objects for a value of a primitive type(§2.4.1).

1. ("a"+"b"+"c").intern()=="abc"

把Sun的JDK看作參考實(shí)現(xiàn)（reference implementation, RI），其中String.intern()的JavaDoc為：

===============================================================再換一個問題來問：

1. Strings=newString("xyz");

答案也很簡單：

把問題換成下面這個版本，答案也一樣：

1. Strings=null;

Java里變量就是變量，引用類型的變量只是對某個對象實(shí)例或者null的引用，不是實(shí)例本身。聲明變量的個數(shù)跟創(chuàng)建實(shí)例的個數(shù)沒有必然關(guān)系，像是說：

1. Strings1="a";
2. Strings2=s1.concat("");
3. Strings3=null;
4. newString(s1);

這段代碼會涉及3個String類型的變量，1、s1，指向下面String實(shí)例的12、s2，指向與s1相同3、s3，值為null，不指向任何實(shí)例以及3個String實(shí)例，1、"a"字面量對應(yīng)的駐留的字符串常量的String實(shí)例2、""字面量對應(yīng)的駐留的字符串常量的String實(shí)例（String.concat()是個有趣的方法，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳入的參數(shù)是空字符串時會返回this，所以這里不會額外創(chuàng)建新的String實(shí)例）3、通過new String(String)創(chuàng)建的新String實(shí)例；沒有任何變量指向它。===============================================================回到樓主開頭引用的問題與“標(biāo)準(zhǔn)答案”

1. Strings=newString("xyz");

用歸謬法論證。假定問題問的是“在執(zhí)行這段代碼片段時創(chuàng)建了幾個String實(shí)例”。如果“標(biāo)準(zhǔn)答案”是正確的，那么下面的代碼片段在執(zhí)行時就應(yīng)該創(chuàng)建4個String實(shí)例了：

1. Strings1=newString("xyz");
2. Strings2=newString("xyz");

馬上就會有人跳出來說上下兩個"xyz"字面量都是引用了同一個String對象，所以不應(yīng)該是創(chuàng)建了4個對象。那么應(yīng)該是多少個？運(yùn)行時的類加載過程與實(shí)際執(zhí)行某個代碼片段，兩者必須分開討論才有那么點(diǎn)意義。為了執(zhí)行問題中的代碼片段，其所在的類必然要先被加載，而且同一個類最多只會被加載一次（要注意對JVM來說“同一個類”并不是類的全限定名相同就足夠了，而是<類全限定名, 定義類加載器>一對都相同才行）。根據(jù)上文引用的規(guī)范的內(nèi)容，符合規(guī)范的JVM實(shí)現(xiàn)應(yīng)該在類加載的過程中創(chuàng)建并駐留一個String實(shí)例作為常量來對應(yīng)"xyz"字面量；具體是在類加載的resolve階段進(jìn)行的。這個常量是全局共享的，只在先前尚未有內(nèi)容相同的字符串駐留過的前提下才需要創(chuàng)建新的String實(shí)例。等到真正執(zhí)行原問題中的代碼片段時，JVM需要執(zhí)行的字節(jié)碼類似這樣：

1. 0:new#2;//classjava/lang/String
2. 3:dup
3. 4:ldc#3;//Stringxyz
4. 6:invokespecial#4;//Methodjava/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
5. 9:astore_1

這之中出現(xiàn)過多少次new java/lang/String就是創(chuàng)建了多少個String對象。也就是說原問題中的代碼在每執(zhí)行一次只會新創(chuàng)建一個String實(shí)例。這里，ldc指令只是把先前在類加載過程中已經(jīng)創(chuàng)建好的一個String對象（"xyz"）的一個引用壓到操作數(shù)棧頂而已，并不新創(chuàng)建String對象。所以剛才用于歸謬的代碼片段：

1. Strings1=newString("xyz");
2. Strings2=newString("xyz");

每執(zhí)行一次只會新創(chuàng)建2個String實(shí)例。---------------------------------------------------------------為了避免一些同學(xué)犯糊涂，再強(qiáng)調(diào)一次：在Java語言里，“new”表達(dá)式是負(fù)責(zé)創(chuàng)建實(shí)例的，其中會調(diào)用構(gòu)造器去對實(shí)例做初始化；構(gòu)造器自身的返回值類型是void，并不是“構(gòu)造器返回了新創(chuàng)建的對象的引用”，而是new表達(dá)式的值是新創(chuàng)建的對象的引用。對應(yīng)的，在JVM里，“new”字節(jié)碼指令只負(fù)責(zé)把實(shí)例創(chuàng)建出來（包括分配空間、設(shè)定類型、所有字段設(shè)置默認(rèn)值等工作），并且把指向新創(chuàng)建對象的引用壓到操作數(shù)棧頂。此時該引用還不能直接使用，處于未初始化狀態(tài)（uninitialized）；如果某方法a含有代碼試圖通過未初始化狀態(tài)的引用來調(diào)用任何實(shí)例方法，那么方法a會通不過JVM的字節(jié)碼校驗(yàn)，從而被JVM拒絕執(zhí)行。能對未初始化狀態(tài)的引用做的唯一一種事情就是通過它調(diào)用實(shí)例構(gòu)造器，在Class文件層面表現(xiàn)為特殊初始化方法“<init>”。實(shí)際調(diào)用的指令是invokespecial，而在實(shí)際調(diào)用前要把需要的參數(shù)按順序壓到操作數(shù)棧上。在上面的字節(jié)碼例子中，壓參數(shù)的指令包括dup和ldc兩條，分別把隱藏參數(shù)（新創(chuàng)建的實(shí)例的引用，對于實(shí)例構(gòu)造器來說就是“this”）與顯式聲明的第一個實(shí)際參數(shù)（"xyz"常量的引用）壓到操作數(shù)棧上。在構(gòu)造器返回之后，新創(chuàng)建的實(shí)例的引用就可以正常使用了。關(guān)于構(gòu)造器的討論，可以參考我之前的一帖，實(shí)例構(gòu)造器是不是靜態(tài)方法？===============================================================以上討論都只是針對規(guī)范所定義的Java語言與Java虛擬機(jī)而言。概念上是如此，但實(shí)際的JVM實(shí)現(xiàn)可以做得更優(yōu)化，原問題中的代碼片段有可能在實(shí)際執(zhí)行的時候一個String實(shí)例也不會完整創(chuàng)建（沒有分配空間）。例如說，在x86、Windows Vista SP2、Sun JDK 6 update 14的fastdebug版上跑下面的測試代碼：

1. publicclassC2EscapeAnalysisDemo{
2. privatestaticvoidwarmUp(){
3. IFoo[]array=newIFoo[]{
4. newFooA(),newFooB(),newFooC(),newFooD()
5. };
6. for(inti=0;i<1000000;i++){
7. array[i%array.length].foo();//megamorphiccallsitetopreventinlining
8. }
9. }
11. publicstaticvoidmain(String[]args){
12. while(true){
13. warmUp();
14. }
15. }
16. }
18. interfaceIFoo{
19. voidfoo();
20. }
22. classFooAimplementsIFoo{
23. publicvoidfoo(){
24. Strings1=newString("xyz");
25. }
26. }
28. classFooBimplementsIFoo{
29. publicvoidfoo(){
30. Strings1=newString("xyz");
31. Strings2=newString("xyz");
32. }
33. }
35. classFooCimplementsIFoo{
36. publicvoidfoo(){
37. Strings1=newString("xyz");
38. Strings2=newString("xyz");
39. Strings3=newString("xyz");
40. }
41. }
43. classFooDimplementsIFoo{
44. publicvoidfoo(){
45. Strings1=newString("xyz");
46. Strings2=newString("xyz");
47. Strings3=newString("xyz");
48. Strings4=newString("xyz");
49. }
50. }

照常用javac用默認(rèn)參數(shù)編譯，然后先用server模式的默認(rèn)配置來跑，順帶打出GC和JIT編譯日志來看

1. java-server-verbose:gc-XX:+PrintCompilationC2EscapeAnalysisDemo

看到的日志的開頭一段如下：

1. 1java.lang.String::charAt(33bytes)
2. 2java.lang.Object::<init>(1bytes)
3. 3java.lang.String::<init>(61bytes)
4. 1%C2EscapeAnalysisDemo::warmUp@47(71bytes)
5. 4FooA::foo(11bytes)
6. 5FooB::foo(21bytes)
7. 6FooC::foo(31bytes)
8. 7FooD::foo(42bytes)
9. [GC3072K->168K(32768K),0.0058325secs]
10. [GC3240K->160K(32768K),0.0104623secs]
11. [GC3232K->160K(32768K),0.0027323secs]
12. [GC3232K->160K(35840K),0.0026220secs]
13. [GC6304K->160K(35840K),0.0173733secs]
14. [GC6304K->144K(41664K),0.0059720secs]
15. [GC12432K->144K(41664K),0.0353320secs]
16. [GC12432K->144K(54016K),0.0139333secs]
17. 8C2EscapeAnalysisDemo::warmUp(71bytes)
18. [GC24720K->160K(54016K),0.0697970secs]
19. [GC24736K->160K(68800K),0.0261921secs]
20. [GC39520K->160K(68800K),0.0958433secs]
21. [GC39520K->160K(87