String的基本特性

  1. String：字符串，使用一对 “” 引起来表示

    1. String s1 = "abc" ;               // 字面量的定义方式
    2. String s2 =  new String("hello");     // new 对象的方式

  2. String被声明为final的，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可以比较大小

  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[]**

    为什么 JDK9 改变了 String 的结构

    官方文档：http://openjdk.java.net/jeps/254

  5. 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)。

  6. 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。
  7. 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
  8. 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
  9. 同时基于String的数据结构，例如StringBuffer和StringBuilder也同样做了修改

    String基本特性

  • String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性。

    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。

      1. @Test
      2. public void test1() {
      3.   String s1 = "abc";//字面量定义的方式，"abc"存储在字符串常量池中,常量池是唯一的，所以s1和s2都指向了abc所在的位置
      4.   String s2 = "abc";
      5.   s1 = "hello"; //重新在字符串常量池中创建一个hello字符串常量，s1指向这个字符串常量
      7.   System.out.println(s1 == s2);//判断地址：true  --> false
      9.   System.out.println(s1);//
      10.   System.out.println(s2);//abc
      12. }

    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。

      1. @Test
      2. public void test2() {
      3.   String s1 = "abc";
      4.   String s2 = "abc";
      5.   s2 += "def";//重新创建一个字符串常量acbdef，s2指向这个常量
      6.   System.out.println(s2);//abcdef
      7.   System.out.println(s1);//abc
      8. }

    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。

      1. @Test
      2. public void test3() {
      3. String s1 = "abc";
      4. String s2 = s1.replace('a', 'm');//重新创建mbc，s2指向mbc
      5. System.out.println(s1);//abc
      6. System.out.println(s2);//mbc
      7. }

    4. 面试题考验字符串不可变性，类似于值传递和引用传递的概念

      1. public class StringExer {
      2. String str = new String("good");
      3. char[] ch = {'t', 'e', 's', 't'};
      5. public void change(String str, char ch[]) {
      6.   str = "test ok";
      7.   ch[0] = 'b';
      8. }
      10. public static void main(String[] args) {
      11.   StringExer ex = new StringExer();
      12.   ex.change(ex.str, ex.ch);
      13.   System.out.println(ex.str);//good
      14.   System.out.println(ex.ch);//best
      15. }
      16. }
      17. //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

  • 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。

    String底层结构

    字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的

  1. String的String Pool（字符串常量池）是一个固定大小的Hashtable（底层是数组加链表的结构），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。
  2. 使用**-XX:StringTablesize**可设置StringTable的长度
  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
  4. 在JDK7中，StringTable的长度默认值是60013，StringTablesize设置没有要求

  5. 在JDK8中，StringTable的长度默认值是60013，StringTable可以设置的最小值为1009

    String内存分配

  6. 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。

  7. 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。
    • 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="lyd.com";
    • 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
  8. Java 6及以前，字符串常量池存放在永久代
  9. 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
    • 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。
    • 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()。
  10. Java8元空间，字符串常量在堆

关于StringTable为什么要调整位置

String基本操作

这种只会创建一个“1”到字符串常量池中，第二行就是引用的字符串常量池

  1. System.out.println("1");
  2. System.out.println("1");

调用对象的toString()方法也会在字符串常量池中创建字符串

  1. private void foo(Object param) {
  2.     String str = param.toString();
  3. }

字符串拼接操作

  1. 常量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值
  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

  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：

    • 如果存在，则返回字符串在常量池中的地址

    • 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

      常量与常量拼接例子

      这种字面量写死的拼接，就是常量拼接，在编译的时候就优化成了一个字符串。所以放在字符串常量池中

      1. @Test
      2. public void test1(){
      3. String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化：等同于"abc"
      4. String s2 = "abc"; //"abc"一定是放在字符串常量池中，将此地址赋给s2
      5. /*
      6.     * 最终.java编译成.class,再执行.class
      7.     * String s1 = "abc";
      8.     * String s2 = "abc"
      9.     */
      10. System.out.println(s1 == s2); //true
      11. System.out.println(s1.equals(s2)); //true
      12. }

      下面这种也属于常量拼接，在编译的时候就确定了s1和s2的值，s3只是引用了s1和s2的地址，所以s3会创建一个”ab”在字符串常量池，s4直接指向这个”ab”，所以s3的地址和s4是一样的

      1. @Test
      2. public void test2(){
      3. final String s1 = "a";
      4. final String s2 = "b";
      5. String s3 = s1 + s2;
      6. String s4 = "ab";
      8. System.out.println(s3 == s4); //true
      9. System.out.println(s3.equals(s4)); //true
      10. }

      拼接中存在变量的拼接列子

      1. @Test
      2. public void test3(){
      3. String s1 = "a";
      4. String s2 = "b";
      5. String s3 = "ab";
      6. /*
      7.    如下的s1 + s2 的执行细节：(变量s是我临时定义的）
      8.    ① StringBuilder s = new StringBuilder();
      9.    ② s.append("a")
      10.    ③ s.append("b")
      11.    ④ s.toString()  --> 约等于 new String("ab")，但不等价
      13.    补充：在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer
      14.     */
      15. String s4 = s1 + s2;//两个变量拼接，得到一个新的对象在堆空间中，指向的地址都不一样所以==必然为false
      16. System.out.println(s3 == s4);//false
      17. }

      下面是字节码指令

      1. 0 ldc #14 <a>
      2. 2 astore_1
      3. 3 ldc #15 <b>
      4. 5 astore_2
      5. 6 ldc #16 <ab>
      6. 8 astore_3
      7. 9 new #9 <java/lang/StringBuilder>
      8. 12 dup
      9. 13 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
      10. 16 aload_1
      11. 17 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
      12. 20 aload_2
      13. 21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
      14. 24 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
      15. 27 astore 4
      16. 29 getstatic #3 <java/lang/System.out>
      17. 32 aload_3
      18. 33 aload 4
      19. 35 if_acmpne 42 (+7)
      20. 38 iconst_1
      21. 39 goto 43 (+4)
      22. 42 iconst_0
      23. 43 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
      24. 46 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 } }

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”); } }

  2. 1. **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！**
  3. 2. 原因：
  4.    1. StringBuilder的append()的方式：
  5.       - 自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象
  6.    2. 使用String的字符串拼接方式：
  7.       - 创建过多个StringBuilder和String（调的toString方法）的对象，内存占用更大；
  8.       - 内存占用多了，就会jinxingGC，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）。
  9. 3. 改进的空间：
  10.    - 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：
  11.    - `StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel); //new char[highLevel]`
  12.    - 这样可以避免频繁扩容
  13. <a name="QomvM"></a>
  14. # intern() 的使用
  15. <a name="W3Eji"></a>
  16. ## intern() 方法的说明
  17. ```java
  18. public native String intern();
  1. intern是一个native方法，调用的是底层C的方法
  2. 字符串常量池最初是空的，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：

    1. String myInfo = new string("I love u").intern();

  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

    1. ("a"+"b"+"c").intern()=="abc"

  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）

    new String() 的说明

    new String(“ab”)会创建几个对象？

    1. /**
    2. * 题目：
    3. * new String("ab")会创建几个对象？看字节码，就知道是两个。
    4. *     一个对象是：new关键字在堆空间创建的
    5. *     另一个对象是：字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令：ldc
    6. *
    7. */
    8. public class StringNewTest {
    9.  public static void main(String[] args) {
    10.      String str = new String("ab");
    11.  }
    12. }

    字节码

    1. 0 new #2 <java/lang/String>
    2. 3 dup
    3. 4 ldc #3 <ab>
    4. 6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
    5. 9 astore_1
    6. 10 return

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

    1. /**
    2. *  对象1：new StringBuilder()
    3. *  对象2： new String("a")
    4. *  对象3： 常量池中的"a"
    5. *  对象4： new String("b")
    6. *  对象5： 常量池中的"b"
    7. *
    8. *  深入剖析： StringBuilder的toString():
    9. *      对象6 ：new String("ab")
    10. *       强调一下，toString()的调用，在字符串常量池中，没有生成"ab"
    11. *
    12. */
    13. public class StringNewTest {
    14.  public static void main(String[] args) {
    16.      String str = new String("a") + new String("b");
    17.  }
    18. }

    字节码

    1. 0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
    2. 3 dup
    3. 4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>>
    4. 7 new #4 <java/lang/String>
    5. 10 dup
    6. 11 ldc #5 <a>
    7. 13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
    8. 16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
    9. 19 new #4 <java/lang/String>
    10. 22 dup
    11. 23 ldc #8 <b>
    12. 25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
    13. 28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
    14. 31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>
    15. 34 astore_1
    16. 35 return

    关于字符串常量池指向堆中对象的问题

    ```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”; //s2是指向字符串常量池里面的”1”,s是指向堆中对象new String(“1”) System.out.println(s == s2);//jdk6：false jdk7/8：false

  1.     /**
  2.      1.根据上面的new String(“a”) + new String(“b”) 会创建几个对象？可以知道会在堆中创建一个new String("11")对象，s3指向这个对象，但是不会在字符串常量池中创建"11"
  3.      2.s3.intern()在字符串常量池中创建"11"
  4.        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,s4指向这个永久代的里面的字符串常量池里面的"11"的地址
  5.        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。
  6.            没错，字符串常量池中存的是new String("11")在堆中的地址，s4指向支字符串常量池中的"11"的地址，而字符串常量池中"11"右指向堆中的new String("11")
  7.      4.所以在JDK7后续版本中，s3和s4指向的完全是同一个地址。
  8.      */
  9.     String s3 = new String("1") + new String("1");//pos_1
  10.     s3.intern();
  11.     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
  12.     System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false  jdk7/8：true
  13. }

}

  1. <a name="Z3Een"></a>
  2. ## 总结
  4. - JDK1.6中：将这个字符串放入字符串常量池
  5.    - 如果串池中有，则不会放入。返回已有的池中的对象的地址
  6.    - 如果没有，则会把**此对象复制一份**，放入串池中，并返回串池中的对应地址
  7. - JDK1.7起：将这个字符串放入字符串常量池
  8.    - 如果串池中有，则不会放入。返回已有的池中的对象的地址
  9.    - 如果没有，则会把**堆中对象的引用地址复制一份**，放入串池，并返回串池的引用地址
  10. <a name="kREqz"></a>
  11. ## intern()效率优化测试
  12. ```java
  13. /**
  14.  * 使用intern()测试执行效率：空间使用上
  15.  *
  16.  * 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。
  17.  *
  18.  */
  19. public class StringIntern2 {
  20.     static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
  21.     static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];
  23.     public static void main(String[] args) {
  24.         Integer[] data = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
  26.         long start = System.currentTimeMillis();
  27.         for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
  28.             /**
  29.             *第一种：直接创建1000w个字符串对象在堆中，而且这些字符串被arr引用，无法回收，
  30.             *第二种：通过intern去看看字符串常量池里面有没有这个字符串，有就返回串池里面的地址，没有就创建在串池中。总共就1-10这10个数，翻来覆去引用串池中这10个数。
  31.                     也就是说arr引用的全是串池中的地址，new String()创建的对象没有被引用就等着垃圾回收
  32.                     两种方法第二种时间上更快，并且重要的是大大的节约了空间。
  33.             */
  34.             //arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
  35.             arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();
  37.         }
  38.         long end = System.currentTimeMillis();
  39.         System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));
  41.         try {
  42.             Thread.sleep(1000000);
  43.         } catch (InterruptedException e) {
  44.             e.printStackTrace();
  45.         }
  46.         System.gc();
  47.     }
  48. }