其他分享
首页 > 其他分享> > JVM-StringTable

JVM-StringTable

作者：互联网

一，String的基本特性

jdk9将String的底层实现由char[]改成了byte[]

因为char类型的数据在jvm中占用了两个字节的空间，使用的是UTF-16编码。所以使用char[]来表示String就导致了即使String中的字符单个字节就能表示，还是得占用了两个字节，而实际开发中使用频率最高的却是单字节的字符。

仅仅优化为byte[]是不够的，关键是提供了ISO-8859-1/Latin-1编码可能（Latin-1就是ISO-8859-1）。Latin-1编码是用单个字节来表示字符，比两个字节的utf-16节省了一半空间。所以String类中多了一个编码标志位coder，用来表示使用的是utf-16编码，还是Latin-1编码。java会根据字符串的内容自动设置相应的编码，要么UTF16，要么LATIN1。

// 验证String的不可变性
public class StringTest1 {
    @Test
    public void test1() {
        String s1 = "abc";//字面量定义的方式，"abc"存储在字符串常量池中
        String s2 = "abc";
        s1 = "hello";

        System.out.println(s1 == s2);//判断地址：true  --> false

        System.out.println(s1);//
        System.out.println(s2);//abc

    }

    @Test
    public void test2() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        s2 += "def";
        System.out.println(s1 == s2);// false
        System.out.println(s2);//abcdef
        System.out.println(s1);//abc
    }

    @Test
    public void test3() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = s1.replace('a', 'm');
        System.out.println(s1 == s2);// false
        System.out.println(s1);//abc
        System.out.println(s2);//mbc
    }
}

二，String的内存分配

jdk7为什么要将StringTable从永久代移动到堆空间中？

因为永久代的回收效率很低，在Full GC的时候才会触发。而Full GC是老年代空间不足、永久代空间不足时才会触发。这就导致StringTable回收效率不高。而我们开发中会有大量的字符串被创建，回收效率低，导致永久代内存不足。放到堆里，能及时回收内存。

在这里插入图片描述

三，String的基本操作

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。

class Memory {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 1;
        Object obj = new Object();
        Memory mem = new Memory();
        mem.foo(obj);
    }

    private void foo(Object param) {
        String str = param.toString();
        System.out.println(str);
    }
}

在这里插入图片描述

四，字符串拼接操作

public class StringTest5 {
    @Test
    public void test1(){
        String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化：等同于"abc"
        String s2 = "abc"; //"abc"一定是放在字符串常量池中，将此地址赋给s2
        /*
         * 最终.java编译成.class,再执行.class
         * String s1 = "abc";
         * String s2 = "abc"
         */
        System.out.println(s1 == s2); //true
        System.out.println(s1.equals(s2)); //true
    }

    @Test
    public void test2(){
        String s1 = "javaEE";
        String s2 = "hadoop";

        String s3 = "javaEEhadoop";
        String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化
        //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";
        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
        
        String s9 = "javaEE" + new String("hadoop");
        System.out.println(s3 == s9);//false
    }
}

对于字符串的拼接操作，如下的s1 + s2 的执行细节：(变量s是此处临时定义的）

  1. StringBuilder s = new StringBuilder();
  2. s.append(“a”)
  3. s.append(“b”)
  4. s.toString() --> 约等于 new String(“ab”)

补充：在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer

@Test
public void test3(){
    String s1 = "a";
    String s2 = "b";
    String s3 = "ab";
    String s4 = s1 + s2;//
    System.out.println(s3 == s4);//false
}
  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
}

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！

详情：

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：StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel);//new char[highLevel]

@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);
    }

五，intern()的使用

1. 使用

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。

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:(“a” + “b” + “c”).intern（）== “abc”;

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）。

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        String a = new String("a").intern();
        String b = "a";
        System.out.println(a == b);// true

        String c = new String("h");
        String d = "h";
        System.out.println(c == d);// false
    }
}

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：

new String(“ab”)会创建几个对象,new String(“a”)+new String(“b”)呢？

public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = new String("ab");
        String str1 = new String("a") + new String("b");
    }
}

new String(“ab”)会创建几个对象？看字节码，就知道是两个。

此处"ab"是字面量，会在字符串常量池中创建对象，然后返回对象地址给String构造器，并在堆中创建对象。变量str指向的是堆中的String对象，所以str == “ab” 为false。

在这里插入图片描述

思考：
new String(“a”) + new String(“b”)呢？

深入剖析： StringBuilder的toString():

强调一下，toString()的调用，在字符串常量池中，没有生成"ab"。因为此处的"ab"是字符数组传到String类的构造器当中的。

在这里插入图片描述

public class StringIntern {
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String("1");
        s.intern();// 变量s并没有接收该返回值
        // String s = new String("1").intern(); 如果是这样就为true
        String s2 = "1";
        System.out.println(s == s2);//jdk6：false   jdk7/8：false


        String s3 = new String("1") + new String("1");//s3变量记录的地址为：new String("11")
        //执行完上一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
        s3.intern();//在字符串常量池中生成"11"。如何理解：jdk6:创建了一个新的对象"11",也就有新的地址。
                    //jdk7:字符串常量池在堆中，为了节省堆内存，此时常量中并没有创建"11",而是创建一个指向堆空间中new String("11")的地址
        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
        // jdk6中s3指向堆空间，s4指向字符串常量池。而jdk7/8中都是指向堆空间
    }
}

对于上述代码，前后最主要的区别就在与创建变量s时，有在字符串常量池中创建对象。而创建变量s3时没有。

在String s = new String("a") + new String("b")这种情况下就会在堆空间中创建一个字符串对象，而字符串常量池中没有。那么我们此时调用s.intern(),在jdk7/8中，就会发生上述直接在字符串常量池中记录指向堆空间中字符串对象的引用的情况。

2. 练习

public class StringIntern1 {
    public static void main(String[] args) {
        //StringIntern.java中练习的拓展：
        String s3 = new String("1") + new String("1");//new String("11")
        //执行完上一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
        String s4 = "11";//在字符串常量池中生成对象"11"
        String s5 = s3.intern();// 此时“11”存在在字符串常量池中，所以s5指向字符串常量池
        System.out.println(s3 == s4);//false
        System.out.println(s5 == s4);//true
        System.out.println(s5 == s3);//false
    }
}

public class StringExer2 {
    public static void main(String[] args) {
//        String s1 = new String("ab");//执行完以后，会在字符串常量池中会生成"ab",false
        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",true
        s1.intern();
        String s2 = "ab";
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

在这里插入图片描述

对于上述几个代码示例，最好还是通过画内存图来理清思路。

3. intern()的效率测试：空间角度

public class StringIntern2 {
    static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
    static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] data = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
//            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));// new String在堆中创建了大量的对象
            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();// new String虽然也会在堆中创建对象，但是在后期是被销毁的
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));

        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.gc();
    }
}

结论：对于程序中大量存在的字符串，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。

六，StringTable的垃圾回收

public class StringGCTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
            String.valueOf(j).intern();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

七，G1中的String去重操作

所谓的去重操作，去重的是底层new的char型数组。

标签：String,StringTable,System,println,JVM,字符串,new,常量
来源： https://blog.csdn.net/weixin_43424751/article/details/118883841