java String 类解析

1 String的基本特性

2 String的内存分配

3 字符串的拼接操作

4 intern()的使用

5 相关面试题

6 StringTable的垃圾回收问题

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1 String的基本特性

1. String:字符串,使用一对""包裹起来表示
2. String类声明为final,不可被继承
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是可以比较大小的
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[]
5. String的String pool 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hath冲突严重,从而导致链表变得很长,而链表长了之后,直接会造成的影响就是当调用String.intern时性能会下降
6. 使用-XX:StringTableSize 可以设置StringTable的长度
7. 在jdk6中StringTable长度是固定的,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,StringTable设置没有要求
8. 在jdk7中StringTable的长度默认值是60013
9. jdk8开始,设置StringTable的长度的话,默认值60013,1009是可设置的最小值

2 String的内存分配

• 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,这些类型为了使他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,
• 常量池就是类似于一个java系统级别提供的缓存,8中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,他的主要使用方法有两种　　
  • 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 msg = "hello world"　
  • 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　
• java6及以前,字符串常量池存放发永久代
• java7中oracle的工程师堆字符串的逻辑做了很大的改变,即将字符串常量池的位置调整到了java堆内
  • 所有的字符串都保存在堆内,和其他普通对象一样,这样可以让你在进行调优是仅需要改变堆大小就可以
  • 字符串常量池概念原本使用的比较多,但是这个改变使得我们有足够的理由让我们重新考虑在java7中使用String.intern()
• java8元空间,字符串常量在堆
• 为什么要讲字符串常量池由永久代调整到堆内存?
  • 官方解释: 在JDK 7中，中间字符串不再分配给Java堆的永久代，而是与应用程序创建的其他对象一起分配给Java堆的主要部分(称为年轻代和老代)。这种变化将导致更多的数据驻留在主Java堆中，而永久生成的数据较少，因此可能需要调整堆的大小。由于这种变化，大多数应用程序在堆的使用上只会有相对较小的差异，但是加载了许多类或大量使用String.intern()方法的较大应用程序会有更大的差异。　 https://www.oracle.com/java/technologies/javase/jdk7-relnotes.html#jdk7changes　
  • 总结: 1 永久代的空间默认比较小,很容易占满 导致内存溢出 2 永久代垃圾回收频率低,导致字符串回收频率低

3 字符串的拼接操作

1. 常量池与常量的拼接结果在常量池,原理是编译期优化
2. 常量池中不会存在相同内容的常量
3. 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
4. 如果拼接的结果调用intern()方法,则主动将常量池中还没有的字符串对象放入池中,并返回此对象地址

4 intern()的使用

　　如果不是用双引号声明的String对象,可以使用String类提供的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 String info = new String("hello world").intern();

　　也就是说如果任意字符串上调用String.intern(),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, 比如 ("a"+"b"+"c").intern() == "abc"

　　通俗的讲,inertned 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)

5 相关面试题

• new String("ab")会创建几个对象? 看字节码 两个,一个对象还通过new 关键是在堆空间创建的,另一个是 字符串常量池中的对象,字节码指令: ldc
• new String("a") + new String("b")呢? 表面:  对象1 : new StringBuilder(); 对象2 new String(); 对象3 常量池中的"a"; 对象4 new String(); 对象5: 常量池中的"b" ;   深入: StringBuilder.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"
• 参考 https://tech.meituan.com/2014/03/06/in-depth-understanding-string-intern.html
• 总结:
  • 　在jdk1.6中,将这个字符串对象尝试放入串池,
    • 如果串池中有,则并不会放入,返回已有的串池中的对象的地址
    • 如果没有,会把此对象复制一份,放入串池,并返回串池中的对象地址
  • 　在jdk1.7中,将这个字符串创世放入串池
    • 如果串池中有,则并不会放入,返回已有的串池中的对象的地址
    • 如果没有,则会把对象的引用地址复制一份,放入串池,并返回串池中的引用地址　　　　　　　　

　　

6 StringTable的垃圾回收问题

• -XX:+PrintStringTableStatistics 打印Stringtable信息
• 常量池的容量超过最大容量时会进行垃圾回收
• G1的String去重操作
  • 背景: 对于java应用,做的测试的出以下结果
    • 堆存活数据集合里面String对象占了25%
    • 堆存活数据集合里面重复的String对象有13.5%
    • String对象的平均长度是45
  • 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,这里差不多一半String对象是重复的,重复的意思是说:string.equal(string2) == 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,这样避免浪费内存　
  • 实现
    • 当垃圾收集器工作的时候,会方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
    • 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
    • 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,来看看堆上是否已经存在一个一模一样的char数组
    • 如果存在String对象会被调整医用那个数组,释放对原来的数组的引用,最终会被垃圾收集器回收掉
    • 如果查找失败,cha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
  • 命令行选项
    • UsestringDeduplication : true 开启String去重,默认是不开启的,需要手动开启
    • PrintStringDeduplicationStatistics:true 打印详细的去重统计信息
    • StringDeduplicationAgeThreshold: 100 达到这个年龄的String对象被任务是去重的候选对象