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title: JVM系列-第9章-StringTable(字符串常量池)
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tags:
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- JVM
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- 虚拟机
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categories:
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- JVM
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- 1.内存与垃圾回收篇
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keywords: JVM，虚拟机。
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description: JVM系列-第9章-StringTable(字符串常量池)。
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cover: 'https://npm.elemecdn.com/lql_static@latest/logo/jvm.png'
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abbrlink: ee2ba71e
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date: 2020-11-16 12:38:02
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StringTable（字符串常量池）
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==================
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String的基本特性
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1. String：字符串，使用一对 “” 引起来表示
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```java
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String s1 = "atguigu" ; // 字面量的定义方式
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String s2 = new String("hello"); // new 对象的方式
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```
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2. String被声明为final的，不可被继承
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3. String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。实现了Comparable接口：表示String可以比较大小
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4. String在jdk8及以前内部定义了`final char value[]`用于存储字符串数据。JDK9时改为`byte[]`
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## 为什么 JDK9 改变了 String 的结构
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> **官方文档**：http://openjdk.java.net/jeps/254
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**为什么改为 byte\[\] 存储？**
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1. String类的当前实现将字符存储在char数组中，每个字符使用两个字节(16位)。
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2. 从许多不同的应用程序收集的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分，而且大多数字符串对象只包含拉丁字符（Latin-1）。这些字符只需要一个字节的存储空间，因此这些字符串对象的内部char数组中有一半的空间将不会使用，产生了大量浪费。
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3. 之前 String 类使用 UTF-16 的 char\[\] 数组存储，现在改为 byte\[\] 数组 外加一个编码标识存储。该编码表示如果你的字符是ISO-8859-1或者Latin-1，那么只需要一个字节存。如果你是其它字符集，比如UTF-8，你仍然用两个字节存
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4. 结论：String再也不用char\[\] 来存储了，改成了byte \[\] 加上编码标记，节约了一些空间
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5. 同时基于String的数据结构，例如StringBuffer和StringBuilder也同样做了修改
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```java
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// 之前
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private final char value[];
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// 之后
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private final byte[] value
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```
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### String 的基本特性
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- String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性。
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1. 当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
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2. 当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
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3. 当调用String的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
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- 通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。
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**当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值**
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代码
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```java
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@Test
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public void test1() {
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String s1 = "abc";//字面量定义的方式，"abc"存储在字符串常量池中
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String s2 = "abc";
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s1 = "hello";
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System.out.println(s1 == s2);//判断地址：true --> false
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System.out.println(s1);//
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System.out.println(s2);//abc
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}
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```
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字节码指令
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* 取字符串 “abc” 时，使用的是同一个符号引用：#2
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* 取字符串 “hello” 时，使用的是另一个符号引用：#3
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**当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值**
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```java
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@Test
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public void test2() {
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String s1 = "abc";
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String s2 = "abc";
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s2 += "def";
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System.out.println(s2);//abcdef
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System.out.println(s1);//abc
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}
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```
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**当调用string的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值**
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```java
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@Test
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public void test3() {
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String s1 = "abc";
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String s2 = s1.replace('a', 'm');
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System.out.println(s1);//abc
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System.out.println(s2);//mbc
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}
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```
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**一道笔试题**
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```java
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public class StringExer {
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String str = new String("good");
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char[] ch = {'t', 'e', 's', 't'};
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public void change(String str, char ch[]) {
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str = "test ok";
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ch[0] = 'b';
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}
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public static void main(String[] args) {
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StringExer ex = new StringExer();
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ex.change(ex.str, ex.ch);
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System.out.println(ex.str);//good
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System.out.println(ex.ch);//best
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}
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}
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```
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str 的内容并没有变：“test ok” 位于字符串常量池中的另一个区域（地址），进行赋值操作并没有修改原来 str 指向的引用的内容
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### String 的底层结构
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**字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的**
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1. String的String Pool（字符串常量池）是一个固定大小的Hashtable，默认值大小长度是1009。如果放进String Pool的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用String.intern()方法时性能会大幅下降。
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2. 使用-XX:StringTablesize可设置StringTable的长度
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3. 在JDK6中StringTable是固定的，就是1009的长度，所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快，StringTablesize设置没有要求
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4. 在JDK7中，StringTable的长度默认值是60013，StringTablesize设置没有要求
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5. 在JDK8中，StringTable的长度默认值是60013，StringTable可以设置的最小值为1009
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0001.png">
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0002.png">
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**测试不同 StringTable 长度下，程序的性能**
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代码
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```java
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/**
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* 产生10万个长度不超过10的字符串，包含a-z,A-Z
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*/
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public class GenerateString {
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public static void main(String[] args) throws IOException {
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FileWriter fw = new FileWriter("words.txt");
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for (int i = 0; i < 100000; i++) {
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//1 - 10
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int length = (int)(Math.random() * (10 - 1 + 1) + 1);
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fw.write(getString(length) + "\n");
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}
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fw.close();
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}
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public static String getString(int length){
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String str = "";
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for (int i = 0; i < length; i++) {
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//65 - 90, 97-122
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int num = (int)(Math.random() * (90 - 65 + 1) + 65) + (int)(Math.random() * 2) * 32;
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str += (char)num;
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}
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return str;
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}
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}
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```
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```java
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public class StringTest2 {
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public static void main(String[] args) {
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BufferedReader br = null;
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try {
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br = new BufferedReader(new FileReader("words.txt"));
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long start = System.currentTimeMillis();
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String data;
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while((data = br.readLine()) != null){
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data.intern(); //如果字符串常量池中没有对应data的字符串的话，则在常量池中生成
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}
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long end = System.currentTimeMillis();
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System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));//1009:143ms 100009:47ms
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} catch (IOException e) {
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e.printStackTrace();
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} finally {
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if(br != null){
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try {
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br.close();
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} catch (IOException e) {
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||
e.printStackTrace();
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}
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}
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}
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}
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}
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```
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* -XX:StringTableSize=1009 ：程序耗时 143ms
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* -XX:StringTableSize=100009 ：程序耗时 47ms
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String 的内存分配
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1. 在Java语言中有8种基本数据类型和一种比较特殊的类型String。这些类型为了使它们在运行过程中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念。
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2. 常量池就类似一个Java系统级别提供的缓存。8种基本数据类型的常量池都是系统协调的，String类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种。
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* 直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。比如：`String info="atguigu.com";`
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* 如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern()方法。这个后面重点谈
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1. Java 6及以前，字符串常量池存放在永久代
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2. Java 7中 Oracle的工程师对字符串池的逻辑做了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到Java堆内
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* 所有的字符串都保存在堆（Heap）中，和其他普通对象一样，这样可以让你在进行调优应用时仅需要调整堆大小就可以了。
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* 字符串常量池概念原本使用得比较多，但是这个改动使得我们有足够的理由让我们重新考虑在Java 7中使用String.intern()。
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3. Java8元空间，字符串常量在堆
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0003.png">
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0004.png">
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### StringTable 为什么要调整？
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> **官方文档**:https://www.oracle.com/java/technologies/javase/jdk7-relnotes.html#jdk7changes
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1. 为什么要调整位置？
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* 永久代的默认空间大小比较小
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* 永久代垃圾回收频率低，大量的字符串无法及时回收，容易进行Full GC产生STW或者容易产生OOM：PermGen Space
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* 堆中空间足够大，字符串可被及时回收
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2. 在JDK 7中，interned字符串不再在Java堆的永久代中分配，而是在Java堆的主要部分（称为年轻代和年老代）中分配，与应用程序创建的其他对象一起分配。
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3. 此更改将导致驻留在主Java堆中的数据更多，驻留在永久生成中的数据更少，因此可能需要调整堆大小。
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**代码示例**
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```java
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/**
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* jdk6中：
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* -XX:PermSize=6m -XX:MaxPermSize=6m -Xms6m -Xmx6m
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*
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* jdk8中：
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* -XX:MetaspaceSize=6m -XX:MaxMetaspaceSize=6m -Xms6m -Xmx6m
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*/
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public class StringTest3 {
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public static void main(String[] args) {
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//使用Set保持着常量池引用，避免full gc回收常量池行为
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Set<String> set = new HashSet<String>();
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//在short可以取值的范围内足以让6MB的PermSize或heap产生OOM了。
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short i = 0;
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while(true){
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set.add(String.valueOf(i++).intern());
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}
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}
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}
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```
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输出结果：我真没骗你，字符串真的在堆中（JDK8）
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```java
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Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
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at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:703)
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at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:662)
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||
at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611)
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||
at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219)
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||
at com.atguigu.java.StringTest3.main(StringTest3.java:22)
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Process finished with exit code 1
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```
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String 的基本操作
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Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量，应该包含同样的Unicode字符序列（包含同一份码点序列的常量），并且必须是指向同一个String类实例。
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### 举例1
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```java
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public class StringTest4 {
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public static void main(String[] args) {
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System.out.println();//2293
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System.out.println("1");//2294
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System.out.println("2");
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System.out.println("3");
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||
System.out.println("4");
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||
System.out.println("5");
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||
System.out.println("6");
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||
System.out.println("7");
|
||
System.out.println("8");
|
||
System.out.println("9");
|
||
System.out.println("10");//2303
|
||
//如下的字符串"1" 到 "10"不会再次加载
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||
System.out.println("1");//2304
|
||
System.out.println("2");//2304
|
||
System.out.println("3");
|
||
System.out.println("4");
|
||
System.out.println("5");
|
||
System.out.println("6");
|
||
System.out.println("7");
|
||
System.out.println("8");
|
||
System.out.println("9");
|
||
System.out.println("10");//2304
|
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}
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}
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```
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||
分析字符串常量池的变化
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1、程序启动时已经加载了 2293 个字符串常量
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0005.png">
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2、加载了一个换行符（println），所以多了一个
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0006.jpg">
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3、加载了字符串常量 “1”~“9”
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0007.jpg">
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4、加载字符串常量 “10”
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0008.jpg">
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5、之后的字符串"1" 到 "10"不会再次加载
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0009.png">
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### 举例2
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```java
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//官方示例代码
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class Memory {
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public static void main(String[] args) {//line 1
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int i = 1;//line 2
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Object obj = new Object();//line 3
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Memory mem = new Memory();//line 4
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mem.foo(obj);//line 5
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}//line 9
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private void foo(Object param) {//line 6
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String str = param.toString();//line 7
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System.out.println(str);
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}//line 8
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}
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```
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分析运行时内存（foo() 方法是实例方法，其实图中少了一个 this 局部变量）
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0010.png">
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字符串拼接操作
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---------
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### 先说结论
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1. 常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
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2. 常量池中不会存在相同内容的变量
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3. 拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中。变量拼接的原理是StringBuilder
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4. 如果拼接的结果调用intern()方法，根据该字符串是否在常量池中存在，分为：
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* 如果存在，则返回字符串在常量池中的地址
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* 如果字符串常量池中不存在该字符串，则在常量池中创建一份，并返回此对象的地址
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**1、常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化**
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代码
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```java
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@Test
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public void test1(){
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String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化：等同于"abc"
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String s2 = "abc"; //"abc"一定是放在字符串常量池中，将此地址赋给s2
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||
/*
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||
* 最终.java编译成.class,再执行.class
|
||
* String s1 = "abc";
|
||
* String s2 = "abc"
|
||
*/
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||
System.out.println(s1 == s2); //true
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||
System.out.println(s1.equals(s2)); //true
|
||
}
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||
```
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从字节码指令看出：编译器做了优化，将 “a” + “b” + “c” 优化成了 “abc”
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```java
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0 ldc #2 <abc>
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2 astore_1
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3 ldc #2 <abc>
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5 astore_2
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6 getstatic #3 <java/lang/System.out>
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||
9 aload_1
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||
10 aload_2
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||
11 if_acmpne 18 (+7)
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||
14 iconst_1
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||
15 goto 19 (+4)
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||
18 iconst_0
|
||
19 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
22 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
25 aload_1
|
||
26 aload_2
|
||
27 invokevirtual #5 <java/lang/String.equals>
|
||
30 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
33 return
|
||
```
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||
IDEA 反编译 class 文件后，来看这个问题
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0011.png">
|
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||
**2、拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中**
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||
**调用 intern() 方法，则主动将字符串对象存入字符串常量池中，并将其地址返回**
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```java
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||
@Test
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||
public void test2(){
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||
String s1 = "javaEE";
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String s2 = "hadoop";
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String s3 = "javaEEhadoop";
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||
String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化
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||
//如果拼接符号的前后出现了变量，则相当于在堆空间中new String()，具体的内容为拼接的结果：javaEEhadoop
|
||
String s5 = s1 + "hadoop";
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||
String s6 = "javaEE" + s2;
|
||
String s7 = s1 + s2;
|
||
|
||
System.out.println(s3 == s4);//true
|
||
System.out.println(s3 == s5);//false
|
||
System.out.println(s3 == s6);//false
|
||
System.out.println(s3 == s7);//false
|
||
System.out.println(s5 == s6);//false
|
||
System.out.println(s5 == s7);//false
|
||
System.out.println(s6 == s7);//false
|
||
//intern():判断字符串常量池中是否存在javaEEhadoop值，如果存在，则返回常量池中javaEEhadoop的地址；
|
||
//如果字符串常量池中不存在javaEEhadoop，则在常量池中加载一份javaEEhadoop，并返回次对象的地址。
|
||
String s8 = s6.intern();
|
||
System.out.println(s3 == s8);//true
|
||
}
|
||
|
||
```
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||
|
||
|
||
|
||
从字节码角度来看：拼接前后有变量，都会使用到 StringBuilder 类
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||
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||
```java
|
||
0 ldc #6 <javaEE>
|
||
2 astore_1
|
||
3 ldc #7 <hadoop>
|
||
5 astore_2
|
||
6 ldc #8 <javaEEhadoop>
|
||
8 astore_3
|
||
9 ldc #8 <javaEEhadoop>
|
||
11 astore 4
|
||
13 new #9 <java/lang/StringBuilder>
|
||
16 dup
|
||
17 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
|
||
20 aload_1
|
||
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
24 ldc #7 <hadoop>
|
||
26 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
29 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
|
||
32 astore 5
|
||
34 new #9 <java/lang/StringBuilder>
|
||
37 dup
|
||
38 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
|
||
41 ldc #6 <javaEE>
|
||
43 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
46 aload_2
|
||
47 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
50 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
|
||
53 astore 6
|
||
55 new #9 <java/lang/StringBuilder>
|
||
58 dup
|
||
59 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
|
||
62 aload_1
|
||
63 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
66 aload_2
|
||
67 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
70 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
|
||
73 astore 7
|
||
75 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
78 aload_3
|
||
79 aload 4
|
||
81 if_acmpne 88 (+7)
|
||
84 iconst_1
|
||
85 goto 89 (+4)
|
||
88 iconst_0
|
||
89 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
92 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
95 aload_3
|
||
96 aload 5
|
||
98 if_acmpne 105 (+7)
|
||
101 iconst_1
|
||
102 goto 106 (+4)
|
||
105 iconst_0
|
||
106 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
109 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
112 aload_3
|
||
113 aload 6
|
||
115 if_acmpne 122 (+7)
|
||
118 iconst_1
|
||
119 goto 123 (+4)
|
||
122 iconst_0
|
||
123 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
126 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
129 aload_3
|
||
130 aload 7
|
||
132 if_acmpne 139 (+7)
|
||
135 iconst_1
|
||
136 goto 140 (+4)
|
||
139 iconst_0
|
||
140 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
143 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
146 aload 5
|
||
148 aload 6
|
||
150 if_acmpne 157 (+7)
|
||
153 iconst_1
|
||
154 goto 158 (+4)
|
||
157 iconst_0
|
||
158 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
161 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
164 aload 5
|
||
166 aload 7
|
||
168 if_acmpne 175 (+7)
|
||
171 iconst_1
|
||
172 goto 176 (+4)
|
||
175 iconst_0
|
||
176 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
179 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
182 aload 6
|
||
184 aload 7
|
||
186 if_acmpne 193 (+7)
|
||
189 iconst_1
|
||
190 goto 194 (+4)
|
||
193 iconst_0
|
||
194 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
197 aload 6
|
||
199 invokevirtual #13 <java/lang/String.intern>
|
||
202 astore 8
|
||
204 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
207 aload_3
|
||
208 aload 8
|
||
210 if_acmpne 217 (+7)
|
||
213 iconst_1
|
||
214 goto 218 (+4)
|
||
217 iconst_0
|
||
218 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
221 return
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
### 字符串拼接的底层细节
|
||
|
||
**举例1**
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||
|
||
```java
|
||
@Test
|
||
public void test3(){
|
||
String s1 = "a";
|
||
String s2 = "b";
|
||
String s3 = "ab";
|
||
/*
|
||
如下的s1 + s2 的执行细节：(变量s是我临时定义的）
|
||
① StringBuilder s = new StringBuilder();
|
||
② s.append("a")
|
||
③ s.append("b")
|
||
④ s.toString() --> 约等于 new String("ab")，但不等价
|
||
|
||
补充：在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer
|
||
*/
|
||
String s4 = s1 + s2;//
|
||
System.out.println(s3 == s4);//false
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
字节码指令
|
||
|
||
```java
|
||
0 ldc #14 <a>
|
||
2 astore_1
|
||
3 ldc #15 <b>
|
||
5 astore_2
|
||
6 ldc #16 <ab>
|
||
8 astore_3
|
||
9 new #9 <java/lang/StringBuilder>
|
||
12 dup
|
||
13 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
|
||
16 aload_1
|
||
17 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
20 aload_2
|
||
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
24 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
|
||
27 astore 4
|
||
29 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
32 aload_3
|
||
33 aload 4
|
||
35 if_acmpne 42 (+7)
|
||
38 iconst_1
|
||
39 goto 43 (+4)
|
||
42 iconst_0
|
||
43 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
46 return
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
**举例2**
|
||
|
||
```java
|
||
/*
|
||
1. 字符串拼接操作不一定使用的是StringBuilder!
|
||
如果拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用，则仍然使用编译期优化，即非StringBuilder的方式。
|
||
2. 针对于final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结构时，能使用上final的时候建议使用上。
|
||
*/
|
||
@Test
|
||
public void test4(){
|
||
final String s1 = "a";
|
||
final String s2 = "b";
|
||
String s3 = "ab";
|
||
String s4 = s1 + s2;
|
||
System.out.println(s3 == s4);//true
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
从字节码角度来看：为变量 s4 赋值时，直接使用 #16 符号引用，即字符串常量 “ab”
|
||
|
||
```java
|
||
0 ldc #14 <a>
|
||
2 astore_1
|
||
3 ldc #15 <b>
|
||
5 astore_2
|
||
6 ldc #16 <ab>
|
||
8 astore_3
|
||
9 ldc #16 <ab>
|
||
11 astore 4
|
||
13 getstatic #3 <java/lang/System.out>
|
||
16 aload_3
|
||
17 aload 4
|
||
19 if_acmpne 26 (+7)
|
||
22 iconst_1
|
||
23 goto 27 (+4)
|
||
26 iconst_0
|
||
27 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
|
||
30 return
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
**拼接操作与 append 操作的效率对比**
|
||
|
||
```java
|
||
|
||
@Test
|
||
public void test6(){
|
||
|
||
long start = System.currentTimeMillis();
|
||
|
||
// method1(100000);//4014
|
||
method2(100000);//7
|
||
|
||
long end = System.currentTimeMillis();
|
||
|
||
System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));
|
||
}
|
||
|
||
public void method1(int highLevel){
|
||
String src = "";
|
||
for(int i = 0;i < highLevel;i++){
|
||
src = src + "a";//每次循环都会创建一个StringBuilder、String
|
||
}
|
||
// System.out.println(src);
|
||
|
||
}
|
||
|
||
public void method2(int highLevel){
|
||
//只需要创建一个StringBuilder
|
||
StringBuilder src = new StringBuilder();
|
||
for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
|
||
src.append("a");
|
||
}
|
||
// System.out.println(src);
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
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||
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||
1. 体会执行效率：通过StringBuilder的append()的方式添加字符串的效率要远高于使用String的字符串拼接方式！
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||
|
||
2. 原因：
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|
||
1. StringBuilder的append()的方式：
|
||
* 自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象
|
||
2. 使用String的字符串拼接方式：
|
||
* 创建过多个StringBuilder和String（调的toString方法）的对象，内存占用更大；
|
||
* 如果进行GC，需要花费额外的时间（在拼接的过程中产生的一些中间字符串可能永远也用不到，会产生大量垃圾字符串）。
|
||
3. 改进的空间：
|
||
|
||
* 在实际开发中，如果基本确定要前前后后添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的情况下，建议使用构造器实例化：
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||
* `StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel); //new char[highLevel]`
|
||
* 这样可以避免频繁扩容
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||
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||
intern() 的使用
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--------------
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### intern() 方法的说明
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||
```java
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||
public native String intern();
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||
```
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1. intern是一个native方法，调用的是底层C的方法
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2. 字符串常量池池最初是空的，由String类私有地维护。在调用intern方法时，如果池中已经包含了由equals(object)方法确定的与该字符串内容相等的字符串，则返回池中的字符串地址。否则，该字符串对象将被添加到池中，并返回对该字符串对象的地址。（这是源码里的大概翻译）
|
||
|
||
3. 如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern方法：intern方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中。比如：
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||
String myInfo = new string("I love atguigu").intern();
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||
|
||
4. 也就是说，如果在任意字符串上调用String.intern方法，那么其返回结果所指向的那个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串实例完全相同。因此，下列表达式的值必定是true
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||
("a"+"b"+"c").intern()=="abc"
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||
|
||
5. 通俗点讲，Interned String就是确保字符串在内存里只有一份拷贝，这样可以节约内存空间，加快字符串操作任务的执行速度。注意，这个值会被存放在字符串内部池（String Intern Pool）
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||
### new String() 的说明
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||
#### new String(“ab”)会创建几个对象？
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||
```java
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||
/**
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||
* 题目：
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||
* new String("ab")会创建几个对象？看字节码，就知道是两个。
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||
* 一个对象是：new关键字在堆空间创建的
|
||
* 另一个对象是：字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令：ldc
|
||
*
|
||
*/
|
||
public class StringNewTest {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
String str = new String("ab");
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
|
||
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||
字节码指令
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||
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||
```java
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||
0 new #2 <java/lang/String>
|
||
3 dup
|
||
4 ldc #3 <ab>
|
||
6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
|
||
9 astore_1
|
||
10 return
|
||
```
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||
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||
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||
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||
`0 new #2 <java/lang/String>`：在堆中创建了一个 String 对象
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|
||
`4 ldc #3 <ab>` ：在字符串常量池中放入 “ab”（如果之前字符串常量池中没有 “ab” 的话）
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||
|
||
|
||
#### new String(“a”) + new String(“b”) 会创建几个对象？
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||
代码
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||
```java
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||
/**
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||
* 思考：
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||
* new String("a") + new String("b")呢？
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||
* 对象1：new StringBuilder()
|
||
* 对象2： new String("a")
|
||
* 对象3： 常量池中的"a"
|
||
* 对象4： new String("b")
|
||
* 对象5： 常量池中的"b"
|
||
*
|
||
* 深入剖析： StringBuilder的toString():
|
||
* 对象6 ：new String("ab")
|
||
* 强调一下，toString()的调用，在字符串常量池中，没有生成"ab"
|
||
*
|
||
*/
|
||
public class StringNewTest {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
|
||
String str = new String("a") + new String("b");
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
字节码指令
|
||
|
||
```java
|
||
0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
|
||
3 dup
|
||
4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>>
|
||
7 new #4 <java/lang/String>
|
||
10 dup
|
||
11 ldc #5 <a>
|
||
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
|
||
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
19 new #4 <java/lang/String>
|
||
22 dup
|
||
23 ldc #8 <b>
|
||
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
|
||
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
|
||
31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>
|
||
34 astore_1
|
||
35 return
|
||
```
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||
|
||
**答案是4个或5个或6个**
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||
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||
字节码指令分析：
|
||
1. `0 new #2 <java/lang/StringBuilder>` ：拼接字符串会创建一个 StringBuilder 对象
|
||
2. `7 new #4 <java/lang/String>` ：创建 String 对象，对应于 new String(“a”)
|
||
3. `11 ldc #5 <a>` ：在字符串常量池中放入 “a”（如果之前字符串常量池中没有 “a” 的话）
|
||
4. `19 new #4 <java/lang/String>` ：创建 String 对象，对应于 new String(“b”)
|
||
5. `23 ldc #8 <b>` ：在字符串常量池中放入 “b”（如果之前字符串常量池中没有 “b” 的话）
|
||
6. `31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>` ：调用 StringBuilder 的 toString() 方法，会生成一个 String 对象
|
||
|
||
<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0012.png">
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
### 有点难的面试题
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||
|
||
> **有点难的面试题**
|
||
|
||
```java
|
||
**
|
||
* 如何保证变量s指向的是字符串常量池中的数据呢？
|
||
* 有两种方式：
|
||
* 方式一： String s = "shkstart";//字面量定义的方式
|
||
* 方式二： 调用intern()
|
||
* String s = new String("shkstart").intern();
|
||
* String s = new StringBuilder("shkstart").toString().intern();
|
||
*
|
||
*/
|
||
public class StringIntern {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
|
||
String s = new String("1");
|
||
s.intern();//调用此方法之前，字符串常量池中已经存在了"1"
|
||
String s2 = "1";
|
||
System.out.println(s == s2);//jdk6：false jdk7/8：false
|
||
|
||
/*
|
||
1、s3变量记录的地址为：new String("11")
|
||
2、经过上面的分析，我们已经知道执行完pos_1的代码，在堆中有了一个new String("11")
|
||
这样的String对象。但是在字符串常量池中没有"11"
|
||
3、接着执行s3.intern()，在字符串常量池中生成"11"
|
||
3-1、在JDK6的版本中，字符串常量池还在永久代，所以直接在永久代生成"11",也就有了新的地址
|
||
3-2、而在JDK7的后续版本中，字符串常量池被移动到了堆中，此时堆里已经有new String（"11"）了
|
||
出于节省空间的目的，直接将堆中的那个字符串的引用地址储存在字符串常量池中。没错，字符串常量池
|
||
中存的是new String（"11"）在堆中的地址
|
||
4、所以在JDK7后续版本中，s3和s4指向的完全是同一个地址。
|
||
*/
|
||
String s3 = new String("1") + new String("1");//pos_1
|
||
s3.intern();
|
||
|
||
String s4 = "11";//s4变量记录的地址：使用的是上一行代码代码执行时，在常量池中生成的"11"的地址
|
||
System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false jdk7/8：true
|
||
}
|
||
|
||
|
||
}
|
||
|
||
```
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||
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||
解释的已经比较清楚了，下面看一下内存图
|
||
|
||
**内存分析**
|
||
|
||
JDK6 ：正常眼光判断即可
|
||
* new String() 即在堆中
|
||
* str.intern() 则把字符串放入常量池中
|
||
|
||
<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0013.png">
|
||
|
||
|
||
|
||
JDK7及后续版本，**注意大坑**
|
||
|
||
<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0014.png">
|
||
|
||
|
||
|
||
#### 面试题的拓展
|
||
|
||
```java
|
||
/**
|
||
* StringIntern.java中练习的拓展：
|
||
*
|
||
*/
|
||
public class StringIntern1 {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
//执行完下一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
|
||
String s3 = new String("1") + new String("1");//new String("11")
|
||
//在字符串常量池中生成对象"11"，代码顺序换一下，实打实的在字符串常量池里有一个"11"对象
|
||
String s4 = "11";
|
||
String s5 = s3.intern();
|
||
|
||
// s3 是堆中的 "ab" ，s4 是字符串常量池中的 "ab"
|
||
System.out.println(s3 == s4);//false
|
||
|
||
// s5 是从字符串常量池中取回来的引用，当然和 s4 相等
|
||
System.out.println(s5 == s4);//true
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
### intern() 方法的练习
|
||
|
||
|
||
|
||
**练习 1**
|
||
|
||
```java
|
||
public class StringExer1 {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
String x = "ab";
|
||
String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")
|
||
//在上一行代码执行完以后，字符串常量池中并没有"ab"
|
||
/*
|
||
1、jdk6中：在字符串常量池（此时在永久代）中创建一个字符串"ab"
|
||
2、jdk8中：字符串常量池（此时在堆中）中没有创建字符串"ab",而是创建一个引用，指向new String("ab")， 将此引用返回
|
||
3、详解看上面
|
||
*/
|
||
String s2 = s.intern();
|
||
|
||
System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true jdk8:true
|
||
System.out.println(s == "ab");//jdk6:false jdk8:true
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}
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}
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```
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**JDK6**
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**JDK7/8**
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0016.png">
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**练习2**
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```java
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public class StringExer1 {
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public static void main(String[] args) {
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//加一行这个
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String x = "ab";
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String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")
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String s2 = s.intern();
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||
System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true jdk8:true
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System.out.println(s == "ab");//jdk6:false jdk8:true
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||
}
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||
}
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||
```
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||
<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0017.png">
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**练习3**
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```java
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public class StringExer2 {
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public static void main(String[] args) {
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||
String s1 = new String("ab");//执行完以后，会在字符串常量池中会生成"ab"
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||
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||
s1.intern();
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||
String s2 = "ab";
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System.out.println(s1 == s2);//false
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}
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}
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```
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**验证**
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```java
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public class StringExer2 {
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// 对象内存地址可以使用System.identityHashCode(object)方法获取
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public static void main(String[] args) {
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String s1 = new String("a") + new String("b");//执行完以后，不会在字符串常量池中会生成"ab"
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||
System.out.println(System.identityHashCode(s1));
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||
s1.intern();
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||
System.out.println(System.identityHashCode(s1));
|
||
String s2 = "ab";
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||
System.out.println(System.identityHashCode(s2));
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||
System.out.println(s1 == s2); // true
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||
}
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||
}
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```
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输出结果：
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```java
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1836019240
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1836019240
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1836019240
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true
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```
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### intern() 的效率测试（空间角度）
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```java
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/**
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* 使用intern()测试执行效率：空间使用上
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*
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* 结论：对于程序中大量存在存在的字符串，尤其其中存在很多重复字符串时，使用intern()可以节省内存空间。
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*
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*/
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public class StringIntern2 {
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static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
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static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];
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public static void main(String[] args) {
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||
Integer[] data = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
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||
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||
long start = System.currentTimeMillis();
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||
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
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||
// arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
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||
arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();
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||
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||
}
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||
long end = System.currentTimeMillis();
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||
System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));
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try {
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Thread.sleep(1000000);
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} catch (InterruptedException e) {
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e.printStackTrace();
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}
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System.gc();
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||
}
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||
}
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```
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1、直接 new String ：由于每个 String 对象都是 new 出来的，所以程序需要维护大量存放在堆空间中的 String 实例，程序内存占用也会变高
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```java
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arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
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```
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0018.png">
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0019.png">
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||
2、使用 intern() 方法：由于数组中字符串的引用都指向字符串常量池中的字符串，所以程序需要维护的 String 对象更少，内存占用也更低
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```java
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//调用了intern()方法使用了字符串常量池里的字符串，那么前面堆里的字符串便会被GC掉，这也是intern省内存的关键原因
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arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();
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||
```
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0020.png" >
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0021.png">
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**结论**：
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1. 对于程序中大量使用存在的字符串时，尤其存在很多已经重复的字符串时，使用intern()方法能够节省很大的内存空间。
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2. 大的网站平台，需要内存中存储大量的字符串。比如社交网站，很多人都存储：北京市、海淀区等信息。这时候如果字符串都调用intern() 方法，就会很明显降低内存的大小。
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## StringTable 的垃圾回收
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```java
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/**
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* String的垃圾回收:
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* -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails
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*/
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public class StringGCTest {
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||
public static void main(String[] args) {
|
||
for (int j = 0; j < 100000; j++) {
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||
String.valueOf(j).intern();
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||
}
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}
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}
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```
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输出结果：
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* 在 PSYoungGen 区发生了垃圾回收
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* Number of entries 和 Number of literals 明显没有 100000
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* 以上两点均说明 StringTable 区发生了垃圾回收
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0022.jpg">
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<img src="https://npm.elemecdn.com/youthlql@1.0.8/JVM/chapter_009/0023.jpg"/>
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G1 中的 String 去重操作
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> **官方文档**：http://openjdk.java.net/jeps/192
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暂时了解一下，后面会详解垃圾回收器
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**String去重操作的背景**
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> 注意不是字符串常量池的去重操作，字符串常量池本身就没有重复的
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1. 背景：对许多Java应用（有大的也有小的）做的测试得出以下结果：
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* 堆存活数据集合里面String对象占了25%
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* 堆存活数据集合里面重复的String对象有13.5%
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* String对象的平均长度是45
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2. 许多大规模的Java应用的瓶颈在于内存，测试表明，在这些类型的应用里面，Java堆中存活的数据集合差不多25%是String对象。更进一步，这里面差不多一半String对象是重复的，重复的意思是说：`str1.equals(str2)= true`。堆上存在重复的String对象必然是一种内存的浪费。这个项目将在G1垃圾收集器中实现自动持续对重复的String对象进行去重，这样就能避免浪费内存。
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**String 去重的的实现**
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1. 当垃圾收集器工作的时候，会访问堆上存活的对象。对每一个访问的对象都会检查是否是候选的要去重的String对象。
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2. 如果是，把这个对象的一个引用插入到队列中等待后续的处理。一个去重的线程在后台运行，处理这个队列。处理队列的一个元素意味着从队列删除这个元素，然后尝试去重它引用的String对象。
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3. 使用一个Hashtable来记录所有的被String对象使用的不重复的char数组。当去重的时候，会查这个Hashtable，来看堆上是否已经存在一个一模一样的char数组。
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4. 如果存在，String对象会被调整引用那个数组，释放对原来的数组的引用，最终会被垃圾收集器回收掉。
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5. 如果查找失败，char数组会被插入到Hashtable，这样以后的时候就可以共享这个数组了。
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**命令行选项**
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1. UseStringDeduplication(bool) ：开启String去重，默认是不开启的，需要手动开启。
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2. PrintStringDeduplicationStatistics(bool) ：打印详细的去重统计信息
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3. stringDeduplicationAgeThreshold(uintx) ：达到这个年龄的String对象被认为是去重的候选对象 |