String总结

1.String的特性

1.1 不可变性

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

• 查看源码可知String类由final修饰且底层存储String的底层数据结构char数组也是final修饰
• jdk9以后char数组改为byte数组
  • 官方解释大部分情况下一个byte可以存储一个字符（英文、拉丁文），用char浪费 http://openjdk.java.net/jeps/254
  • 基于String的相关类如AbstracString、StringBulder、StringBuffer、甚至jvm内置的String结构也同样修改成了byte
• 字面量形式的字符串定义在字符串常量池中，字符串常量池中的字符串具有唯一性
  
• new String("")定义的字符串不出现在字符串常量池中，但在堆中有对应的内存空间存储对象
• 字符串常量池底层HashTable
  • 用来保证字符串不重复
  • jdk及6以前默认长度是1009，jdk7以后默认大小是60013
  • 使用 -XX:StringTableSize可设置StringTable的长度
  • 如果放入String Pool 的String非常多，会造成Hash冲突严重，从来导致链表会很长，而链表长了会响应性能，比如String.intern性能会大幅下降

1.2 内存结构

• 直接使用双引号声明出的String对象会直接存储在常量池中
  比如 String info = "hello";
• 如果不是双引号声明的对象，可以使用String提供的intern()方法将String对象放入常量池
• jdk6及以前，字符串常量池存放在永久代。
• jdk7开始 字符串常量池的位置调整到了java堆内
• jdk8 元空间取代永久代，常量池依然在java堆内
• 为什么要调整位置
  • 永久代默认比较小
  • 永久代垃圾回收频率低

1.3 字符串拼接

• 常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译器优化
• 常量池中不会存在相同内容的常量
• 只要其中一个是变量，结果就在堆中，变量拼接的原理是StringBuiler
• 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，并返回对象地址
• 多个字符串拼接要用StringBuilder(线程安全用StringBuffer)会提高效率节省空间，直接加号拼接每一次加号都会new一个StringBuilder浪费时间和内存空间
• 如果确定最终拼接后不高于一个值，直接new StringBuilder(X),效率会更高，因为底层不需要空间不够进行扩容了

    @Test
    public void testAppend() {
        String s1 = "a" + "b" + "c";
        String s2 = "abc";
        System.out.println(s1 == s2);//true
        System.out.println(s1.equals(s2));//true
    }

    @Test
    public void testAppend2() {
        String s1 = "javaEE";
        String s2 = "hadoop";
        String s3 = "javaEEhadoop";
        String s4 = "javaEE" + "hadoop";
        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(s5 == s6); // false
        System.out.println(s5 == s7); // false
        System.out.println(s6 == s7); // false
        String s8 = s6.intern();
        System.out.println(s3 == s8); // true
    }

    @Test
    public void testAppend3() {
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        /**
         * s1 + s2 的细节 1.StringBuilder s = new StringBuilder(); 2.s.append("a"); 3.s.append("b");
         * 4.s.toString(); --> 类似于 new String();
         */
        String s4 = s1 + s2;
        System.out.println(s3 == s4); // false
    }

 /**
     * 1. 字符串拼接不一定适用StringBuilder
     * 如果拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用，则仍然适用编译器优化，即非StringBuilder的方式
     * 2. 针对于final修饰的类、方法、基本数据类型、引用数据类型的时候能用上建议用上
     */
    @Test
    public void testAppend4() {
        final String s1 = "a";
        final String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2;
        System.out.println(s3 == s4); // true
    }

1.4 intern()方法

 /**
     * Returns a canonical representation for the string object.
     * <p>
     * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
     * class {@code String}.
     * <p>
     * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
     * string equal to this {@code String} object as determined by
     * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
     * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
     * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
     * <p>
     * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
     * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
     * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
     * <p>
     * All literal strings and string-valued constant expressions are
     * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
     * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>.
     *
     * @return  a string that has the same contents as this string, but is
     *          guaranteed to be from a pool of unique strings.
     * @jls 3.10.5 String Literals
     */
    public native String intern();

• native 方法，底层是C++ 实现的StringTable相关代码
• 如果常量池存在，返回地址
• 如果常量池存在，放入常量池返回地址
  

1.5 String的垃圾回收

• 会有垃圾回收
• G1 的String去重操作
  http://openjdk.java.net/jeps/192
  
  
• 实现
  

2.String的经典面试题

2.1

public class StringExer {

    String str = new String("good");
    char[] ch = {'t', 'e', 's', 't'};

    public void change(String str, char ch[]) {
        str = "test ok";
        ch[0] = 'b';
    }

    public static void main(String[] args) {
        StringExer ex = new StringExer();
        ex.change(ex.str, ex.ch);
        System.out.println(ex.str);
        System.out.println(ex.ch);
    }
}

• 执行结果

good
best

• 原因
  • change方法传递过去的都是引用
  • 由于Stirng的不可变性，str="test ok" 会在字符串常量池中重新生成一个字符串，参数str会重新记录一个新的引用地址，但不会改变成员变量str的地址和值
  • ch的改变不会改变地址，由于成员变量ch和参数ch指向的都是同一个地址，对其改变值不会改变地址，所以成员变量会跟着改变成best

2.2

• new String("ab")会创建几个对象？
  • 字符串常量池中"ab"
  • 堆中的一个非常量池的对象 new 出来的
• new String("a") + new String("b")会创建几个对象
  • 字符串常量池中 "a"
  • 字符串常量池中 "b"
  • new String("a")
  • new String("b")
  • StringBuilder
  • StringBuilder最后的newString();

2.3

public class StringIntern {
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String("1");
        s.intern();
        String s2 = "1";
        System.out.println(s == s2);
        String s3 = new String("1") + new String("1");
        s3.intern();
        String s4 = "11";
        System.out.println(s3 == s4);
    }
}

• 执行结果
  • jdk 6 :

false
false

• jdk7+:

false
true

• 原因：
  • 第一个false:
    s指向的是对象地址（非字符串常量），s2指向的字符串常量池"1"的地址，所以false很容易理解
  • jdk6
    s3是常量池外的一个对象地址，s4就是字符串常量池中"11"的地址，所以false
  • jdk7+
    s3是常量池外的一个对象地址，s3.intern() 其实返回的就是s3的地址，s4自然也是s3的地址，因为这时s3.intern不再单纯记录字符串常量，如果对象直接有一样的值常量池会记录对应的地址

2.4 深入理解java虚拟机原题

String s1 = new StringBuilder("hell").append("o").toString();
System.out.println(s1 == s1.intern());
String s2 =  new StringBuilder("ja").append("va").toString();
System.out.println(s2 == s2.intern());

• 答案(jdk7+)

true
false

• 原因
  • 第一个true 好理解，因为s1.intern()时，字符串常量池记录的直接就是s1的地址（jdk7+）所以结果为true
  • 第二个和第一几乎一样的代码为啥是false？其实"java"这个字符串在jvm启动时就加载了，所以s2.intern()返回的是一开始加载的“java”这个字符串常量池的地址，而s2就是一个字符串常量池外的一个对象的地址，所以二者不同