《深入理解Java虛擬機器》第2版挖的坑終於在第3版中被R大填平了

why技術發表於2020-02-16

這是why技術的第34篇原創文章

本週還是在家辦公的一週，上面的圖就是我在家的工位，和上週《Dubbo Cluster叢集那點你不知道的事》這篇文章裡面的第一張圖片比起來，升級了顯示器支撐臂，如果短還可以加長；用上了機械鍵盤，讓指尖享受那一點點來自紅軸的美妙反饋......

還是那句話：工欲善其事，必先利其器。在家辦公，我是認真的。

圖中顯示器下面的兩本書分別是《深入理解Java虛擬機器》的第2版和第3版。也就是本文的主角。

你的手邊有第2版嗎？

來，翻到第57頁。這裡面有個“坑”，看看你當時發現了沒，有沒有在這頁做筆記呢？

沒有也沒關係，我帶你先回顧一下這一頁的內容，再讓你看看我三年前第一次看這書的時候做的筆記。

第2版57頁講了啥？

也許你根本就沒看過《深入理解Java虛擬機器(第2版)》這本書。但是你一定見過位於本書第57頁的示例程式碼：

由於JDK 6常量池位於方法區，JDK 7以後常量池位於堆中，所以用兩個版本的jdk跑上面的程式碼就會出現神奇的事情。甚至用JDK 8來跑，也會出現你想不到的結果。且聽我慢慢道來。

先說一下intern是幹啥的。

該方法的作用是把首次遇到的字串載入到常量池中。

再看一下intern的註釋：

其中標記了☆的紅框翻譯過來就是：對於任意兩個字串 s 和 t，當且僅當 s.equals(t) 為 true 時，s.intern() == t.intern() 才為 true。

回到最開始的程式碼中。引用第三版的描述如下：

這段程式碼在JDK 6中執行，會得到兩個false，而在JDK 7中執行，會得到一個true和一個false。

產生差異的原因是：在JDK 6中，intern()方法會把首次遇到的字串例項複製到永久代的字串常量池中儲存，返回的也是永久代裡面這個字串例項的引用，而由StringBuilder建立的字串例項在Java堆上，所以必然不是同一個引用，將返回false。

而JDK 1.7（以及部分其他虛擬機器，例如JRocki）的intern()實現就不需要再拷貝字串的例項到永久代了，既然字串常量池已經移到了Java堆中，那隻需要在常量池裡記錄一下首次出現的例項引用即可，因此intern()返回的引用和由StringBuilder建立的那個字串例項就是同一個。

對str2比較返回false是**因為“java”這個字串在執行StringBuilder.toString()之前已經出現過，**字串常量池中已經有它的引用了，不符合intern()方法要求“首次出現”的原則，而“計算機軟體”這個字串則是首次出現的，因此返回true。

挖坑不填，坑哭讀者

讀到這裡你有沒有一些不惑呢？有沒有感覺到一絲絲不對呢？

我們再看看原文：

為什麼在JDK 7裡面會返回fasle，上面紅框框起來的部分是關鍵答案：

因為“java”這個字串在執行StringBuilder.toString()之前已經出現過。

這句話就是“坑”，已經出現過？在哪出現的，你倒是告訴我啊！我當時的內心想法和下面的老大哥是一樣一樣的：

我第一次看這本書是在2016年，看這個地方的時候，我就百思不得其解，在哪就出現過了呀？

當時也不知道是在哪個寫的似是而非的部落格裡面找到“java是關鍵字，已存在常量池中”這句“騷話”。還正正經經的抄了上去，雖然是錯誤的描述，雖然字是醜了點......

你當年或者現在看的時候有這個疑惑嗎？

之後我又完整的看過幾次這本書，我清楚的記得，我再一次看到這裡的時候我就覺得**“java是關鍵字，已存在常量池中”這個描述是不對的**，所以我在後面打了一把叉，再次去找了相關資料，找到了sun.misc.version，終於解決了“在哪出現的”這個問題。

第3版註腳填坑

這個2013年（第二版出版那年）挖下的坑，在2016年10月1日，就被R大在知乎上給填上了。R大的這個回答也被作者周志明寫在了2019年底出版的《深入理解Java虛擬機器（第三版）》的註腳裡面：

裡面的RednaxelaFX就是R大，一個把虛擬機器玩到極致，憑一己之力撐起了知乎java半邊天的男人，後面我會詳細介紹一下的。

你只要瞭解到一點就行：他的回答，就是權威。

在R大的這個知乎回答中，幫周志明大大填了這個坑，我強烈建議你一定要去看看，連結如下：

https://www.zhihu.com/question/51102308/answer/124441115

R大幫忙填坑

我這裡只是結合R大的回答和個人的一點點經驗，談談自己的認知。

在2016年我讀這本書的時候，我才剛剛大學畢業，剛從新手村出來。當時的我對於這個問題是絕對沒有任何思路的，必須直接在網上查詢答案。

現在的我，略有一點經驗，再次遇到這個問題，就算沒看書中的描述、R大的回答，我肯定也會想到：在書中的示例裡面，第二個輸出false，說明呼叫main方法之前，肯定在字串常量池裡面已經有了這個“java”字串了。

怎麼驗證一下呢？

我們在main方法的第一行打上一個斷點，debug執行程式後，可以看到Memory，然後過濾出String，如下：

然後雙擊過濾出來的java.lang.String，可以看到下圖：

在這個頁面我們可以繼續過濾：

果然，在程式還沒執行第14行之前，“java”已經出現了。

從這個結果我們可以推斷出：Java標準庫在JVM啟動過程中載入的部分，可能裡面就有類裡有引用“java”字串字面量，這個字面量被初次引用的時候就會被intern，加入到字串常量池中去。

**而到底是哪個類導致了這個“java”字串被intern的呢？**R大主要就是回答了這個問題。

我擷取一下R大最終的答案，具體探索的過程去看他的回答吧，很強很硬核：

我們可以看到sun.misc.Version裡面的launcher_name欄位的值就是“java”:

而根據R大的回答，我們可以找到java.lang.System類：

根據System類的註釋我們可以知道，它是由虛擬機器自動呼叫的。而其initializeSystemClass方法會呼叫sun.misc.Version.init()方法。

到此就真相大白了。

Java標準庫在JVM啟動過程中會呼叫sun.misc.Version的init()方法。所以sun.misc.Version會進行類載入的操作，而類載入的初始化階段時，會對靜態常量欄位進行真正的賦值操作，但是由於sun.misc.Version的launcher_name欄位是final修飾的，所以引用的字串“java”在準備階段就被intern到了字串常量池裡面了。

可以在心裡在默默的複習一下類載入的過程：載入、驗證、準備、解析和初始化這五個階段哦。

另外書中給出的示例程式碼也有一定的侷限性，R大是這樣說的：

其實這事情很簡單：首先，這個行為必然是要針對某個具體的JDK/JRE實現來討論的，因為Java語言規範/JVM規範/Java SE標準庫的JavaDoc(也是Java SE平臺規範的一部分)都沒有、也不會強制指定哪個類裡一定要引用“java”這個字串常量，而且它必須是第一個使得“java”被intern的類 --- 規定這個也太無聊了。

比如這個示例我在JDK8u212-b03上跑出來，就是兩個true：