JVM_09 字符串常量池StringTable

时间  2020-06-17
标签 jvm 字符串 常量 stringtable 栏目 Java 繁體版
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1.String的基本特性

  • String：字符串，使用一对""引发来表示。
    • String sl = "atguigu"；//字面量的定义方式
    • String s2 = new String（"hello"） ；
  • 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能够比较大小
  • ==String在jdk8及之前内部定义了final char[],value用于存储字符串数据。jdk9时改成byte[]==
    • 结论： String不再用char[] 来存储啦，改为了byte[] 加上编码标记，节约了一些空间。StringBuffer和StringBuilder也作了一些修改
public final class String implements java.io.Serializable， Comparable<String>,CharSequence {
@Stable
private final byte[] value；
}
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  • String：表明不可变的字符序列。简称：不可变性。
    • 当对字符串从新赋值时，须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链接操做时，也须要从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，也须要从新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
  • 经过字面量的方式（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的基本使用:体现String的不可变性
 */
public class StringTest1 {
    @Test
    public void test1() {
        String s1 = "abc";//字面量定义的方式，"abc"存储在字符串常量池中
        String s2 = "abc";
        s1 = "hello";

        System.out.println(s1 == s2);//判断地址：true  --> false

        System.out.println(s1);//
        System.out.println(s2);//abc

    }

    @Test
    public void test2() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        s2 += "def";
        System.out.println(s2);//abcdef
        System.out.println(s1);//abc
    }

    @Test
    public void test3() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = s1.replace('a', 'm');
        System.out.println(s1);//abc
        System.out.println(s2);//mbc
    }
}

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  • ==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。若是放进StringPool的String很是多， 就会形成Hash冲突严重，从而致使链表会很长，而链表长了后直接会形成的影响就是当调用String. intern时性能会大幅降低。
    • 使用一XX： StringTableSize可设置StringTable的长度
    • 在jdk6中StringTable是固定的，就是1009的长度，因此若是常量池中的字符串过多就会致使效率降低很快。StringTableSize设 置没有要求
    • 在jdk7中，StringTable的长度默认值是60013
    • jdk8开始,1009是StringTable长度可设置的最小值

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 类型为了使它们在运行过程当中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念。
  • 常量池就相似一.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。
      • 好比： String info = "abc" ；
    • 若是不是用双引号声明的String对象，可使用String提供的intern（）方法。这个后面重点谈
  • Java 6及之前，字符串常量池存放在永久代。
  • Java 7中Oracle的工程师对字符串池的逻辑作了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到Java堆内。
    • 全部的字符串都保存在堆（Heap）中，和其余普通对象同样，这样可让你在进行调优应用时仅须要调整堆大小就能够了。
    • 字符串常量池概念本来使用得比较多，可是这个改动使得咱们有足够的理由让咱们从新考虑在Java 7中使用String. intern（）。
  • Java8元空间，字符串常量在堆

StringTable为何要调整
①永久代permSize默认比较小;
②永久代的垃圾回收频率低;java

3.String的基本操做

class Memory {
    public static void main(String[] args) {//line 1
        int i = 1;//line 2
        Object obj = new Object();//line 3
        Memory mem = new Memory();//line 4
        mem.foo(obj);//line 5
    }//line 9

    private void foo(Object param) {//line 6
        String str = param.toString();//line 7
        System.out.println(str);
    }//line 8
}
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4.字符串拼接操做

  • 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.若是拼接的结果调用intern（）方法，则主动将常量池中尚未的字符串对象放入池中，并返回此对象地址。
@Test
    public void test1(){
        String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化：等同于"abc"
        String s2 = "abc"; //"abc"必定是放在字符串常量池中，将此地址赋给s2
        /*
         * 最终.java编译成.class,再执行.class
         * String s1 = "abc";
         * String s2 = "abc"
         */
        System.out.println(s1 == s2); //true
        System.out.println(s1.equals(s2)); //true
    }

    @Test
    public void test2(){
        String s1 = "javaEE";
        String s2 = "hadoop";

        String s3 = "javaEEhadoop";
        String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化
        //若是拼接符号的先后出现了变量，则至关于在堆空间中new String()，具体的内容为拼接的结果：javaEEhadoop
        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(s3 == s7);//false
        System.out.println(s5 == s6);//false
        System.out.println(s5 == s7);//false
        System.out.println(s6 == s7);//false
        //intern():判断字符串常量池中是否存在javaEEhadoop值，若是存在，则返回常量池中javaEEhadoop的地址；
        //若是字符串常量池中不存在javaEEhadoop，则在常量池中加载一份javaEEhadoop，并返回次对象的地址。
        String s8 = s6.intern();
        System.out.println(s3 == s8);//true
    }
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字符串拼接面试

@Test
    public void test3(){
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        /*
        以下的s1 + s2 的执行细节：(变量s是我临时定义的）
        ① StringBuilder s = new StringBuilder();
        ② s.append("a")
        ③ s.append("b")
        ④ s.toString()  --> 约等于 new String("ab")

        补充：在jdk5.0以后使用的是StringBuilder,
        在jdk5.0以前使用的是StringBuffer
         */
        String s4 = s1 + s2;//
        System.out.println(s3 == s4);//false
    }

    /*
    1. 字符串拼接操做不必定使用的是StringBuilder!
       若是拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用，则仍然使用编译期优化，即非StringBuilder的方式。
    2. 针对于final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结构时，能使用上final的时候建议使用上。
     */
    @Test
    public void test4(){
        final String s1 = "a";
        final String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2;
        System.out.println(s3 == s4);//true
    }
    
    //练习：
    @Test
    public void test5(){
        String s1 = "javaEEhadoop";
        String s2 = "javaEE";
        String s3 = s2 + "hadoop";
        System.out.println(s1 == s3);//false

        final String s4 = "javaEE";//s4:常量
        String s5 = s4 + "hadoop";
        System.out.println(s1 == s5);//true

    }
    
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拼接操做与append的效率对比

append效率要比字符串拼接高不少数组

/*
    体会执行效率：经过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！
    详情：① StringBuilder的append()的方式：自始至终中只建立过一个StringBuilder的对象
          使用String的字符串拼接方式：建立过多个StringBuilder和String的对象
         ② 使用String的字符串拼接方式：内存中因为建立了较多的StringBuilder和String的对象，内存占用更大；若是进行GC，须要花费额外的时间。

     改进的空间：在实际开发中，若是基本肯定要前先后后添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的状况下,建议使用构造器实例化：
               StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel);//new char[highLevel]
     */
    @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";//每次循环都会建立一个StringBuilder、String
        }
//        System.out.println(src);

    }

    public void method2(int highLevel){
        //只须要建立一个StringBuilder
        StringBuilder src = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
            src.append("a");
        }
//        System.out.println(src);
    }
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5.intern()的使用

若是不是用双引号声明的String对象，可使用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。缓存

  • 好比： String myInfo = new String("I love u").intern()；
    也就是说，若是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彻底相同。所以，下 列表达式的值一定是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，这样能够节约内存空间，加快字符串操做任务的执行速度。注意，这个值会被存放在字符串内部池（String Intern Pool）。

new String("ab")会建立几个对象,new String("a")+new String("b")呢

public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {
//        String str = new String("ab");

        String str = new String("a") + new String("b");
    }
}
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  • new String("ab")会建立几个对象？看字节码，就知道是两个。
    • 一个对象是：new关键字在堆空间建立的
    • 另外一个对象是：字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令：ldc
  • new String("a") + new String("b")呢？
    • 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"
  • 深刻剖析： 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"

关于String.intern()的面试题

/**
 * 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");
        String s1 = s.intern();//调用此方法以前，字符串常量池中已经存在了"1"
        String s2 = "1";
        //s  指向堆空间"1"的内存地址
        //s1 指向字符串常量池中"1"的内存地址
        //s2 指向字符串常量池已存在的"1"的内存地址  因此 s1==s2
        System.out.println(s == s2);//jdk6：false   jdk7/8：false
        System.out.println(s1 == s2);//jdk6: true   jdk7/8：true
        System.out.println(System.identityHashCode(s));//491044090
        System.out.println(System.identityHashCode(s1));//644117698
        System.out.println(System.identityHashCode(s2));//644117698

        //s3变量记录的地址为：new String("11")
        String s3 = new String("1") + new String("1");
        //执行完上一行代码之后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！

        //在字符串常量池中生成"11"。如何理解：jdk6:建立了一个新的对象"11",也就有新的地址。
        //         jdk7:此时常量中并无建立"11",而是建立一个指向堆空间中new String("11")的地址
        s3.intern();
        //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
        String s4 = "11";
        System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false  jdk7/8：true
    }

}
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6 7

拓展bash

public class StringIntern1 {
    public static void main(String[] args) {
        //StringIntern.java中练习的拓展：
        String s3 = new String("1") + new String("1");//new String("11")
        //执行完上一行代码之后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
        String s4 = "11";//在字符串常量池中生成对象"11"
        String s5 = s3.intern();
        System.out.println(s3 == s4);//false
        System.out.println(s5 == s4);//true
    }
}
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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。
    • ➢若是字符串常量池中有，则并不会放入。返回已有的串池中的对象的地址
    • ➢若是没有，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。
    • ➢若是字符串常量池中有，则并不会放入。返回已有的串池中的对象的地址
    • ➢若是没有，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

练习

练习1

public class StringExer1 {
    public static void main(String[] args) {
        //String x = "ab";
        String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")
        //在上一行代码执行完之后，字符串常量池中并无"ab"

        String s2 = s.intern();//jdk6中：在串池中建立一个字符串"ab"
                               //jdk8中：串池中没有建立字符串"ab",而是建立一个引用，指向new String("ab")，将此引用返回

        System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true  jdk8:true
        System.out.println(s == "ab");//jdk6:false  jdk8:true
    }
}
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jdk6app

8

jdk7/8
9 10ide

练习2

public class StringExer2 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("ab");//执行完之后，会在字符串常量池中会生成"ab"
//        String s1 = new String("a") + new String("b");////执行完之后，不会在字符串常量池中会生成"ab"
        s1.intern();
        String s2 = "ab";
        System.out.println(s1 == s2); //false
    }
}
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intern()效率测试

大的网站平台，须要内存中存储大量的字符串。好比社交网站，不少人都存储：北京市、海淀区等信息。这时候若是字符串都调用 intern（）方法，就会明显下降内存的大小。oop

/**
 * 使用intern()测试执行效率：空间使用上
 *
 * 结论：对于程序中大量存在存在的字符串，尤为其中存在不少重复字符串时，使用intern()能够节省内存空间。
 *
 */
public class StringIntern2 {
    static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
    static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] data = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
//            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();

        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));

        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.gc();
    }
}
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6.StrtingTable的垃圾回收

/**
 * String的垃圾回收:
 * -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails
 *
 */
public class StringGCTest {
    public static void main(String[] args) {
//        for (int j = 0; j < 100; j++) {
//            String.valueOf(j).intern();
//        }
        //发生垃圾回收行为
        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
            String.valueOf(j).intern();
        }
    }
}
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11

7.G1中的String去重操做

  • 背景：对许多Java应用（有大的也有小的）作的测试得出如下结果：
    • ➢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，测试代表，在这些类型的应用 里面，Java堆中存活的数据集合差很少258是String对象。更进一一步，这里面差很少一半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

  • ➢当垃圾收集器工做的时候，会访问堆上存活的对象。对每个访问的对象都会检查是不是候选的要去重的String对象。
  • ➢若是是，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，而后尝试去重它引用的String对象。
  • ➢使用一个hashtable来记录全部的被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如出一辙的char数组。
  • ➢若是存在，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。
  • ➢若是查找失败，char数组会被插入到hashtable，这样之后的时候就能够共享这个数组了。

命令行选项

  • ➢UseStringDeduplication （bool） ：开启String去重，默认是不开启的，须要手动开启。
  • ➢PrintStringDedupl icationStatistics （bool） ：打印详细的去重统计信息，
  • ➢StringDedupl icationAgeThreshold （uintx） ：达到这个年龄的string对象被认.为是去重的候选对象
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