String概述

  • 声明为final，不可被继承
  • 实现了Serializable和Comparable接口
  • jdk8及之前用char数组实现，jdk9开始用byte数组实现（加上编码标记）

  • 代表不可变的字符序列

    • 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

      JVM中的String Pool

  • 字符串常量池，也称String Table，在Java堆中

  • 固定大小的Hash Table，不能存储相同内容的字符串，完全相同的字符串字面量，应包含同样的Unicode字符序列，指向同一个String类实例
  • -XX:StringTableSize设设置StringTable的长度
  • 声明一个String变量，先使用equals判断常量池中是否有相等的字符串，如果没有则将这个String变量添加到常量池中，如果有则将返回一个地址给新声明的变量
  • 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。
    • 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 = “atgluigu.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
  • Java 6及以前，字符串常量池在方法区中，Java7开始，字符串常量池的位置调整到Java堆中(新生区)

  • 为什么分配在堆？

    • 元空间垃圾回收频率低

      拼接操作

  • 常量与常量的拼接结果放在常量池，原理是编译器优化

  • 只要其中一个是变量，结果就在堆中，变量拼接的原理是StringBuilder
  • 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传对象放入池中，并返回对象地址 ```java String s1 = “java”; //常量池 String s2 = “python”; //常量池 String s3 = “javapython”; //常量池 String s4 = “java” + “python”; //常量池已存在 String s5 = “java” + s2; //堆 String s6 = s1 + “python”; //堆 String s7 = s1 + s2; //堆 String s8 = s6.intern(); //常量池已存在

System.out.println(s3 == s4); //true System.out.println(s4 == s5); //false System.out.println(s5 == s6); //false System.out.println(s4 == s7); //false System.out.println(s5 == s7); //false System.out.println(s3 == s8); //true

  1. <a name="Bp5RQ"></a>
  2. ## 变量拼接的细节
  3. s1 = "a"; s2 = "b"; 则 s1 + s2底层实现为：
  5. 1. StringBuilder s = new StringBuilder();
  6. 1. s.append("a")
  7. 1. s.append("b")
  8. 1. s.toString()  -->  类似于 new String("ab")
  9. - 如果引用的是常量或常量引用，则仍然使用编译期优化，那么不会在堆中创建新的对象，在准备变量的时候不是赋零值，而是直接赋常量值
  10. ```java
  11. final String s1 = "a";
  12. final String s2 = "b";
  13. String s3 = "ab";
  15. String s = s1 + s2;
  16. System.out.println(s == s3);    //true

  • 执行效率

    1. public class TestString4 {
    2.   public static void main(String[] args) {
    3.       long begin1 = System.currentTimeMillis();
    4.       String string = "nihao";
    5.       for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    6.           string = string + i;
    7.       }
    8.       System.out.println(System.currentTimeMillis() - begin1);
    9.       System.out.println("=======================");
    11.       long begin2 = System.currentTimeMillis();
    12.       StringBuilder s = new StringBuilder();
    13.       for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    14.           s.append(i);
    15.       }
    16.       System.out.println(System.currentTimeMillis() - begin2);
    17.   }
    18. }
    1. 22840
    2. =======================
    3. 3

  • 通过StringBuilder代替String，改进：StringBuilder s = new StringBuilder(hihtLevel); 避免动态扩容

    intern()

  • 对于任何两个字符串s和t ， s.intern() == t.intern()是true当且仅当s.equals(t)是true

  • 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: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) 。

    1. public class TestIntern {
    2.   public static void main(String[] args) {
    3.       String s1 = "yangtao";
    4.       String s2 = new String("yangtao").intern();
    5.       String s3 = new StringBuilder("yangtao").toString().intern();
    6.       System.out.println(s1 == s2);
    7.       System.out.println(s1 == s3);
    8.   }
    9. }

    以上s1、s2、s3都是指向字符串常量池中的一个地址，指向同一个字符串 “yangtao”

    new String()

  • String str = new String(“ab”); 创建几个对象？

    • 2个，分别为String对象(堆空间)、字符串常量池中的对象 “ab”

image.png

  • String str = new String(“a”) + new String(“b”); 创建了几个对象
    • 6个，StringBuilder、new String(“a”)、”a”、 new String(“b”)、 “b”、new String(“ab”)

image.png

题目

  1. public class TestIntern2 {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         String s = new String("1");
  4.         s.intern();
  5.         String s2 = "1";
  6.         System.out.println(s == s2);
  8.         String s3 = new String("1") + new String("1");
  9.         s3.intern();
  10.         String s4 = "11";
  11.         System.out.println(s3 == s4);
  12.     }
  13. }

结果：false、true

  • false：行3创建了new String(“1”)、”1” 两个对象，因此调用intern()方法前，字符串常量池中就已经存在”1”了，而s是new String(“1”)的引用、s2是”1”的引用，一个指向对象，一个指向字符串常量池，因此结果为false

  • true：行8中创建的对象有5个，分别为StringBuilder、new String(“1”)、”1”、new String(“1”)、new String(“11”)，在调用s3.intern()时不存在”11”这个变量，又因为jdk7开始，字符串常量池存储在堆中，因此为了节省空间，String s4 = “11” 并没有在字符串常量池中创建 “11”这个字符串，而是维护了一个引用，指向堆中 new String(“11”)，因此s3 == s4结果为true

    1. public class TestIntern3 {
    2.   public static void main(String[] args) {
    3.       String s3 = new String("1") + new String("1");
    4.       String s4 = "11";
    5.       s3.intern();
    6.       System.out.println(s3 == s4);
    7.   }
    8. }

    结果：false，s3指向堆中的一个对象、s4指向字符串常量池的”11”

    总结

  • jdk6中，会将这个字符串对象尝试放入串池，如果串池中有，则不会放入，返回已有串池中的对象的地址；如果没有，会把对象复制一份，放入串池，返回串池中对象的地址

  • jdk7开始，将字符串对象尝试放入串池，如果串池中有，则不会放入，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赋值一份，放入串池，并返回串池中的引用地址

    效率测试

    1. public class TestIntern6 {
    2.   static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
    3.   static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];
    5.   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    6.       Integer[] data = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    7.       long start = System.currentTimeMillis();
    8.       for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
    9. //            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();
    10.           arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
    11.       }
    12.       long end = System.currentTimeMillis();
    13.       System.out.println("花费时间为：" + (end - start));
    14.       Thread.sleep(1000000);
    15.   }
    16. }

  • 如果需要存储大量重复的字符串，那么调用intern()方法，引用指向字符串常量而不是String对象，而String对象可以后期优化消除，因此，可以节约内存空间，加快字符串操作任务的执行速度。

    StringTable的垃圾回收

  • 运行参数：-XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails

    G1的String去重

    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

  • 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