Java为什么设计成`String`不能用`==`比较值？
Java 中 `String` 的设计，特别是关于 `==` 和 `.equals()` 的区别，是初学者常常会遇到的一个“坑”，也是 Java 语言设计者们深思熟虑的结果。要理解为什么不能直接用 `==` 比较 `String` 的值，我们需要深入探讨 Java 中对象的内存模型以及 `String` 这个特殊类在其中的定位。
1. Java 中的对象与内存
首先，我们得明白 Java 是一个面向对象的语言。在 Java 中，我们创建的绝大多数东西都是“对象”。对象是存在于堆（Heap）内存中的，它们有自己的内存地址，以及包含的属性（成员变量）和行为（方法）。
堆（Heap）内存：这是 JVM（Java 虚拟机）用来存储对象实例的内存区域。当你用 `new` 关键字创建一个对象时，它就会被分配在堆内存中。
栈（Stack）内存：这是 JVM 用来存储局部变量、方法参数以及方法调用的内存区域。栈内存的存取速度非常快，而且是线程安全的。
当我们在 Java 中声明一个变量时，比如 `int a = 10;`，这个 `a` 是一个基本类型变量，它直接存储了值 `10`。
而当我们声明一个对象类型的变量时，比如 `ArrayList list = new ArrayList<>();`，这里的 `list` 变量并不是直接存储 `ArrayList` 对象本身，而是存储了该对象在堆内存中的引用（Reference），也就是它的内存地址。你可以理解为，`list` 变量就像一个指向真实 `ArrayList` 对象的“指针”。
2. `==` 运算符的本质
在 Java 中，`==` 运算符的作用是比较两个引用是否指向堆内存中的同一个对象。
对于基本类型（如 `int`, `char`, `boolean` 等）：`==` 运算符直接比较它们的值。例如，`int x = 5; int y = 5; if (x == y)` 会是 `true`，因为它们的值都是 `5`。
对于对象类型（如 `String`, `ArrayList`, `Person` 等）：`==` 运算符比较的是两个变量存储的引用（内存地址）。如果两个变量指向堆内存中的同一个对象，那么 `==` 就返回 `true`。如果它们指向的是堆内存中不同的对象，即使这两个对象内部的属性值完全相同，`==` 也会返回 `false`。
3. `String` 类的特殊性：字符串常量池
现在，我们聚焦到 `String` 这个类。`String` 在 Java 中扮演着一个非常特殊的角色。尽管它是一个对象（继承自 `Object`，实现了 `Serializable` 等接口），但 JVM 为了优化性能和内存使用，对 `String` 的处理方式与其他普通对象有所不同。
最核心的区别在于字符串常量池（String Constant Pool）。
字符串常量池：这是 JVM 在内存中划分出来的一块专门区域，用于存储字符串字面量（literal strings）和通过 `intern()` 方法手动加入的字符串。
字符串字面量：当你直接用双引号创建字符串时，比如 `String str1 = "hello";`，JVM 会先检查字符串常量池中是否已经存在名为 `"hello"` 的字符串。
如果存在，JVM 就直接将 `str1` 指向池中已有的 `"hello"` 字符串的引用。
如果不存在，JVM 就会在池中创建一个新的 `"hello"` 字符串，并将 `str1` 指向这个新创建的字符串。
4. `==` 与 `String` 的例子分析
理解了字符串常量池，我们就可以来看一些具体的例子：
例 1：两个字符串字面量
```java
String str1 = "hello";
String str2 = "hello";
if (str1 == str2) {
System.out.println("str1 == str2 is true"); // 输出
}
```
在这个例子中，`str1` 和 `str2` 都通过双引号创建了字符串字面量 `"hello"`。JVM 首先在常量池中查找 `"hello"`，发现不存在，于是创建一个。然后，当处理 `str2` 时，JVM 再次查找 `"hello"`，发现常量池中已经有了，于是 `str2` 就直接指向了池中已有的那个 `"hello"` 字符串。因此，`str1` 和 `str2` 实际上指向的是堆内存（更准确地说是字符串常量池，它也可以看作是堆的一部分）中的同一个对象。所以，`str1 == str2` 返回 `true`。
例 2：使用 `new` 关键字创建字符串
```java
String str3 = new String("world");
String str4 = new String("world");
if (str3 == str4) {
System.out.println("str3 == str4 is true");
} else {
System.out.println("str3 == str4 is false"); // 输出
}
```
在这个例子中，`new String("world")` 的行为是：JVM 会在堆内存中创建一个新的 `String` 对象，并将 `"world"` 这个字符串字面量（它本身会进入字符串常量池，如果不存在的话）的值赋给这个新对象。关键在于，`new` 关键字总是强制在堆内存中创建一个新的对象，即使字符串内容相同。因此，`str3` 和 `str4` 分别指向了堆内存中两个不同的 `String` 对象，尽管它们的内容是一样的。所以，`str3 == str4` 返回 `false`。
例 3：混合使用字面量和 `new`
```java
String str5 = "java";
String str6 = new String("java");
String str7 = "java"; // 同样指向常量池中的 "java"
if (str5 == str6) {
System.out.println("str5 == str6 is true");
} else {
System.out.println("str5 == str6 is false"); // 输出
}
if (str5 == str7) {
System.out.println("str5 == str7 is true"); // 输出
}
```
在这个例子中：
`str5 = "java";`：`"java"` 进入常量池，`str5` 指向常量池中的 `"java"`。
`str6 = new String("java");`：`new` 关键字会强制在堆内存中创建一个新的 `String` 对象，`str6` 指向这个新对象。虽然 `"java"` 这个字面量本身在常量池中，但 `new` 创建的对象不在池中，而是在堆的另一块区域。
`str7 = "java";`：`"java"` 已经在常量池中了，所以 `str7` 直接指向常量池中的那个 `"java"`。
所以，`str5 == str6` 是 `false`（常量池中的 `"java"` 和堆中新创建的 `"java"` 是两个不同的对象），而 `str5 == str7` 是 `true`（它们都指向常量池中的同一个 `"java"` 对象）。
5. `equals()` 方法的作用
那么，如何才能正确地比较两个 `String` 对象的值呢？这就是 `equals()` 方法登场的时候。
`String` 类重写了 `Object` 类的 `equals()` 方法。`String.equals(Object obj)` 方法的逻辑是：
1. 检查传入的对象 `obj` 是否为 `null`。
2. 检查传入的对象 `obj` 是否是 `String` 类型的实例。
3. 如果以上都通过，则逐个字符地比较两个 `String` 对象的内容（即字符串的序列）。如果所有字符都相同，则返回 `true`，否则返回 `false`。
```java
String str8 = new String("hello");
String str9 = new String("hello");
String str10 = "hello";
if (str8.equals(str9)) {
System.out.println("str8.equals(str9) is true"); // 输出
}
if (str8.equals(str10)) {
System.out.println("str8.equals(str10) is true"); // 输出
}
```
在这个例子中，无论是 `str8` 和 `str9`（两个不同的对象，但内容相同），还是 `str8` 和 `str10`（不同对象，但内容相同），它们的 `equals()` 方法都会返回 `true`，因为它们比较的是字符串的实际内容。
6. 为什么 Java 设计成这样？
Java 设计者之所以让 `String` 拥有这种特性，主要出于以下几个原因：
1. 性能优化（Performance Optimization）：
内存节省：字符串是 Java 中非常常用的数据类型。如果每次创建相同的字符串都创建一个新对象，会极大地浪费内存。字符串常量池允许共享相同的字符串实例，从而减少内存占用。
速度提升：查找字符串常量池比在堆中分配新对象并初始化要快。当多个地方引用同一个字符串时，可以避免重复创建和拷贝，直接使用现有对象，提高程序运行速度。
2. 不可变性（Immutability）：
`String` 是 Java 中一个经典的不可变（Immutable）类。一旦一个 `String` 对象被创建，它的内容就不能被改变。任何对 `String` 的“修改”操作（如拼接、替换）都会返回一个新的 `String` 对象，而不是修改原对象。
这种不可变性使得 `String` 对象可以安全地作为哈希表的键（例如 `HashMap` 的键）或用于多线程环境，而无需担心被其他线程修改导致数据不一致。
不可变性与常量池是相辅相成的。如果 `String` 对象是可变的，那么常量池中的引用指向的对象一旦被改变，所有引用它的地方都会受到影响，这会引发灾难性的后果。正因为 `String` 不可变，常量池中的对象的值才永远不会变，可以被安全地共享。
3. 一致性与逻辑：
`equals()` 方法的设计初衷就是为了比较对象的内容。而 `==` 运算符则是为了比较对象的身份（是否是同一个对象）。
对于 `String` 而言，它的“身份”通常不是指它在内存中的地址，而是指它的“值”。用户更关心的是两个字符串是否包含相同的字符序列，而不是它们是不是同一个内存地址上的对象。
如果 `String` 允许 `==` 直接比较值，那么当遇到 `new String("hello")` 和 `"hello"` 时，`==` 的结果将是不确定的（取决于 JVM 的具体实现和优化），这会破坏程序员的预期，导致代码逻辑混乱。
总结
Java 将 `String` 设计成使用 `==` 比较引用（内存地址），而内容比较需要使用 `equals()`，并且结合字符串常量池，是为了在性能、内存效率和线程安全之间取得一个优秀的平衡。
`==` 检查的是“身份”：两个变量是否指向内存中的同一个对象。
`equals()` 检查的是“值”：两个对象的内容是否相同。
虽然 `String` 字面量通过常量池可能会让 `==` 偶然返回 `true`，但依赖这种行为是危险且不推荐的。始终坚持使用 `equals()` 来比较 `String` 的值，是编写正确、健壮 Java 代码的关键。这种设计虽然增加了初学者的学习成本，但从长远来看，为 Java 语言带来了巨大的优势。
1. Java 中的对象与内存
首先，我们得明白 Java 是一个面向对象的语言。在 Java 中，我们创建的绝大多数东西都是“对象”。对象是存在于堆（Heap）内存中的，它们有自己的内存地址，以及包含的属性（成员变量）和行为（方法）。
堆（Heap）内存：这是 JVM（Java 虚拟机）用来存储对象实例的内存区域。当你用 `new` 关键字创建一个对象时，它就会被分配在堆内存中。
栈（Stack）内存：这是 JVM 用来存储局部变量、方法参数以及方法调用的内存区域。栈内存的存取速度非常快，而且是线程安全的。
当我们在 Java 中声明一个变量时，比如 `int a = 10;`，这个 `a` 是一个基本类型变量，它直接存储了值 `10`。
而当我们声明一个对象类型的变量时，比如 `ArrayList
2. `==` 运算符的本质
在 Java 中，`==` 运算符的作用是比较两个引用是否指向堆内存中的同一个对象。
对于基本类型（如 `int`, `char`, `boolean` 等）：`==` 运算符直接比较它们的值。例如，`int x = 5; int y = 5; if (x == y)` 会是 `true`，因为它们的值都是 `5`。
对于对象类型（如 `String`, `ArrayList`, `Person` 等）：`==` 运算符比较的是两个变量存储的引用（内存地址）。如果两个变量指向堆内存中的同一个对象，那么 `==` 就返回 `true`。如果它们指向的是堆内存中不同的对象，即使这两个对象内部的属性值完全相同，`==` 也会返回 `false`。
3. `String` 类的特殊性：字符串常量池
现在，我们聚焦到 `String` 这个类。`String` 在 Java 中扮演着一个非常特殊的角色。尽管它是一个对象（继承自 `Object`，实现了 `Serializable` 等接口），但 JVM 为了优化性能和内存使用，对 `String` 的处理方式与其他普通对象有所不同。
最核心的区别在于字符串常量池（String Constant Pool）。
字符串常量池：这是 JVM 在内存中划分出来的一块专门区域，用于存储字符串字面量（literal strings）和通过 `intern()` 方法手动加入的字符串。
字符串字面量：当你直接用双引号创建字符串时，比如 `String str1 = "hello";`，JVM 会先检查字符串常量池中是否已经存在名为 `"hello"` 的字符串。
如果存在，JVM 就直接将 `str1` 指向池中已有的 `"hello"` 字符串的引用。
如果不存在，JVM 就会在池中创建一个新的 `"hello"` 字符串，并将 `str1` 指向这个新创建的字符串。
4. `==` 与 `String` 的例子分析
理解了字符串常量池，我们就可以来看一些具体的例子：
例 1：两个字符串字面量
```java
String str1 = "hello";
String str2 = "hello";
if (str1 == str2) {
System.out.println("str1 == str2 is true"); // 输出
}
```
在这个例子中，`str1` 和 `str2` 都通过双引号创建了字符串字面量 `"hello"`。JVM 首先在常量池中查找 `"hello"`，发现不存在，于是创建一个。然后，当处理 `str2` 时，JVM 再次查找 `"hello"`，发现常量池中已经有了，于是 `str2` 就直接指向了池中已有的那个 `"hello"` 字符串。因此，`str1` 和 `str2` 实际上指向的是堆内存（更准确地说是字符串常量池，它也可以看作是堆的一部分）中的同一个对象。所以，`str1 == str2` 返回 `true`。
例 2：使用 `new` 关键字创建字符串
```java
String str3 = new String("world");
String str4 = new String("world");
if (str3 == str4) {
System.out.println("str3 == str4 is true");
} else {
System.out.println("str3 == str4 is false"); // 输出
}
```
在这个例子中，`new String("world")` 的行为是：JVM 会在堆内存中创建一个新的 `String` 对象，并将 `"world"` 这个字符串字面量（它本身会进入字符串常量池，如果不存在的话）的值赋给这个新对象。关键在于，`new` 关键字总是强制在堆内存中创建一个新的对象，即使字符串内容相同。因此，`str3` 和 `str4` 分别指向了堆内存中两个不同的 `String` 对象，尽管它们的内容是一样的。所以，`str3 == str4` 返回 `false`。
例 3：混合使用字面量和 `new`
```java
String str5 = "java";
String str6 = new String("java");
String str7 = "java"; // 同样指向常量池中的 "java"
if (str5 == str6) {
System.out.println("str5 == str6 is true");
} else {
System.out.println("str5 == str6 is false"); // 输出
}
if (str5 == str7) {
System.out.println("str5 == str7 is true"); // 输出
}
```
在这个例子中：
`str5 = "java";`：`"java"` 进入常量池，`str5` 指向常量池中的 `"java"`。
`str6 = new String("java");`：`new` 关键字会强制在堆内存中创建一个新的 `String` 对象，`str6` 指向这个新对象。虽然 `"java"` 这个字面量本身在常量池中，但 `new` 创建的对象不在池中，而是在堆的另一块区域。
`str7 = "java";`：`"java"` 已经在常量池中了，所以 `str7` 直接指向常量池中的那个 `"java"`。
所以，`str5 == str6` 是 `false`（常量池中的 `"java"` 和堆中新创建的 `"java"` 是两个不同的对象），而 `str5 == str7` 是 `true`（它们都指向常量池中的同一个 `"java"` 对象）。
5. `equals()` 方法的作用
那么，如何才能正确地比较两个 `String` 对象的值呢？这就是 `equals()` 方法登场的时候。
`String` 类重写了 `Object` 类的 `equals()` 方法。`String.equals(Object obj)` 方法的逻辑是：
1. 检查传入的对象 `obj` 是否为 `null`。
2. 检查传入的对象 `obj` 是否是 `String` 类型的实例。
3. 如果以上都通过，则逐个字符地比较两个 `String` 对象的内容（即字符串的序列）。如果所有字符都相同，则返回 `true`，否则返回 `false`。
```java
String str8 = new String("hello");
String str9 = new String("hello");
String str10 = "hello";
if (str8.equals(str9)) {
System.out.println("str8.equals(str9) is true"); // 输出
}
if (str8.equals(str10)) {
System.out.println("str8.equals(str10) is true"); // 输出
}
```
在这个例子中，无论是 `str8` 和 `str9`（两个不同的对象，但内容相同），还是 `str8` 和 `str10`（不同对象，但内容相同），它们的 `equals()` 方法都会返回 `true`，因为它们比较的是字符串的实际内容。
6. 为什么 Java 设计成这样？
Java 设计者之所以让 `String` 拥有这种特性，主要出于以下几个原因：
1. 性能优化（Performance Optimization）：
内存节省：字符串是 Java 中非常常用的数据类型。如果每次创建相同的字符串都创建一个新对象，会极大地浪费内存。字符串常量池允许共享相同的字符串实例，从而减少内存占用。
速度提升：查找字符串常量池比在堆中分配新对象并初始化要快。当多个地方引用同一个字符串时，可以避免重复创建和拷贝，直接使用现有对象，提高程序运行速度。
2. 不可变性（Immutability）：
`String` 是 Java 中一个经典的不可变（Immutable）类。一旦一个 `String` 对象被创建，它的内容就不能被改变。任何对 `String` 的“修改”操作（如拼接、替换）都会返回一个新的 `String` 对象，而不是修改原对象。
这种不可变性使得 `String` 对象可以安全地作为哈希表的键（例如 `HashMap` 的键）或用于多线程环境，而无需担心被其他线程修改导致数据不一致。
不可变性与常量池是相辅相成的。如果 `String` 对象是可变的，那么常量池中的引用指向的对象一旦被改变，所有引用它的地方都会受到影响，这会引发灾难性的后果。正因为 `String` 不可变，常量池中的对象的值才永远不会变，可以被安全地共享。
3. 一致性与逻辑：
`equals()` 方法的设计初衷就是为了比较对象的内容。而 `==` 运算符则是为了比较对象的身份（是否是同一个对象）。
对于 `String` 而言，它的“身份”通常不是指它在内存中的地址，而是指它的“值”。用户更关心的是两个字符串是否包含相同的字符序列，而不是它们是不是同一个内存地址上的对象。
如果 `String` 允许 `==` 直接比较值，那么当遇到 `new String("hello")` 和 `"hello"` 时，`==` 的结果将是不确定的（取决于 JVM 的具体实现和优化），这会破坏程序员的预期，导致代码逻辑混乱。
总结
Java 将 `String` 设计成使用 `==` 比较引用（内存地址），而内容比较需要使用 `equals()`，并且结合字符串常量池，是为了在性能、内存效率和线程安全之间取得一个优秀的平衡。
`==` 检查的是“身份”：两个变量是否指向内存中的同一个对象。
`equals()` 检查的是“值”：两个对象的内容是否相同。
虽然 `String` 字面量通过常量池可能会让 `==` 偶然返回 `true`，但依赖这种行为是危险且不推荐的。始终坚持使用 `equals()` 来比较 `String` 的值，是编写正确、健壮 Java 代码的关键。这种设计虽然增加了初学者的学习成本，但从长远来看，为 Java 语言带来了巨大的优势。
网友意见
String可以用==比较，这是判断同一性；当用equals比较时，它是判断相等性。
其实还有一种等价性，比如true和True，虽然不相等，但作用是一样的，所以可以相互替换。它们是等价的。
C语言没有相等性。它只有同一性，只用==判断，1和1都是1，但“A”和“A”几乎不可能相等（自身比较，只读公共字符串等特殊情况相等）。
C++可以说是没有同一性，C++把==用做相等性判断（所以才能重载），少数从C继承过来的特性比如数组，函数之间比较是同一性判断。
有了直观的认识，就可以解释同一性和相等性。简单地说，昨天的我和今天的我是否相等，这个是同一性判断。虽然有些属性不一致了，但我还是我。放到编程中就是数据的标签一样，内容不一样，它还是同一个数据（不同状态）。
而相等性是我从超市买一瓶矿泉水调换了宾馆的同样的矿泉水。它们的商品编号肯定不一样，但实质一样就是相等的。
在这个问题上，C和C++都是实用主义，能用就行。Java试图做正确的事，区分了同一性（用==）和相等性（用equals），但是实际上不实用。很多朋友不知道这两个概念也用的挺好。
C#和之后发明的语言，做得更好一点，需要相等它们可以相等（struct），需要同一性也可以是同一性（class）。甚至可以重载一下把同一性变成相等性，类似int类型）。
糟糕的是JavaScript这种，==被搞翻了(同一性，相等性，等价性它都做），===来补救（只提供同一性，很有限的相等性），但是没有相等性判断也很难用。所以==还不能扔。==又有等价性判断的坑。
没有重载能力的lisp系列语言，如scheme，会提供eq，eqv，equal多种工具。
这是数据结构应该掌握的东西。
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