1. String的基本特征

1.1 特性

  • String:字符串,使用一对””引起来表示。

String s1 = “字符串”; 字面量定义方式
String s2 = new String(“字符串”);

  • String声明为final的,不可被继承。
  • 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。

  • 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[]

    1.2 String存储结构变更

    结论: String再也不用char[] 来存储啦,改成了byte[] 加上编码标记,节约了一些空间。
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  • String:代表不可变的字符序列。简称:不可变性。

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。
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。
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。

  • 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

不可变特性的代码演示：
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1.3 String底层StringTable结构的说明

字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的。

  • 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时性能会大幅下降。
  • 使用-XX:StringTableSize可设置 StringTable的长度在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。
  • 在jdk7中, stringTable的长度默认值是60013。
  • 在jdk8中，StringTable的的长度，1009是可设置的最小值

代码演示：
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jdk6中
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jdk7中
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2. String的内存分配

2.1 内存分配位置

  • 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。
  • 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。

①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:Stringinfo=”atguigu.com”
②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

  • Java6及以前,字符串常量池存放在永久代。
  • Java7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Java7中使用 string.intern()

  • Java8元空间,字符串常量在堆

代码例子：
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jdk6的情况下：
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jdk8的情况下：
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3. 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
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4. 字符串的拼接操作

4.1 概述

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。如果常量池中有对应的字符串，就将字符串的地址值返回。
代码例子：
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从class文件中可以看出，字面量的拼接在编译器就自动拼接好了
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在字节码中，adb的地址值都是#2
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4.2 底层原理

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1.字符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常量或常量引用,则仍然使用编泽期优化,即非 StringBuilder的方式
2.针对于final修饰符，在类、方法、基本数据类型、引用数据类型中能使用final的尽量使用final。
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4.3 拼接操作与append操作的效率对比

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的字符拼接方式!
详情:
① StringBuilder的append()的方式:自始至终中只创建过一个 StringBuilder的对象使用String的字符审拼按方式:创建过多个StringBuilder和String的对象。
②使用 String的字符拼按方式:内存中由于创建了较多的 StringBuilder和String的对象,内存占用更大，如果进行GC，需要花费额外的时间。
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长度不高于某个限定值 highlevel的情况下,建议使用构造器
StringBuilder s= new StringBuilder(highlevel);//在其内部是指定了char数组的大小，new char[highlevel]，避免了反复去扩容影响效率

5. intern()的使用

5.1 概述

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: String myinfo new String(“I love atguigu”).intern();

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)。
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  1. public static void main(String[] args) {
  2.         String s1 = "abc";
  3.         String s2 = new String("abc");
  4.         System.out.println(s1==s2);//false
  5.         String s3 = new String("abc").intern();
  6.         System.out.println(s1==s3);//true
  7. }

5.2 String()创建了几个对象

题目:
new String(“ab”)会创建几个对象?
看字节码是创建了两个对象
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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:字符常量池中的对象”ab”。字节码指令:ldc

new String(“a”) + new String(“b”)创建了几个对象？
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”
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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”
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s.intern()调用此方法之前,字符串常量池中已经存在了”1”。
引用s是指向堆中new String对象得地址，s2是指向常量池中”1”的地址。
String s3 = new String(“1”) + new String(“1”) 中的s3是指向堆中对象new String(“11”)的地址值，此时常量池中是没有”11”。
s3.intern() 是在常量池中生成”11”, 在jdk6:创建了一个新的对象”11”, 也就有新的地址。jdk7: 为了节省空间考虑，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.。
s4变量记录的地址:使用的是上一行代码代码执行时,在常量池中生成的是堆中new String(“11”)的地址。
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在执行s3.intern();的时候，常量池 中已经有了”11”对象，所以intern没有做实际的操作，而String s5 = s3.intern();是将常量池中的”11”地址返回给s5

5.3 总结String的intern的使用

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

Jdk1.7起,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,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

    5.4 intern练习

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    intern空间效率测试
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    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。
    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,就会明显降低内存的大小

    6. StringTable的垃圾回收

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    通过以上测试，是存在StringTable垃圾回收行为的，

    7. G1的String去重操作

    去重操作：
    String s1 = new String(“hello”);
    String s2 = new String(“hello”);
    因为两个对象的内容是一样的，所以是否考虑只使用一个对象

  • 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:

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,这里面差不多一半 String对象是重复的,重复的意思是说String1.equals( 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,这样就能避免浪费内存。

实现：

  • 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。
  • 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。
  • 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。

命令行选项：

  • UsestringDeduplication(bool):开启 String去重,默认是不开启的,需要手动开启。
  • PrintstringDeduplicationStatistics(bool):打印详细的去重统计信息
  • StringDeduplicationAgeThreshold(uintx):达到这个年龄的 String对象被认为是去重的候选对象