0036-StringTable
文章目录
- 1. String的基本特性
- 2. String的内存分配
- 3. String的基本操作
- 4. 字符串拼接操作
- 5. intern()的使用
1. String的基本特性
1. String的基本特性
-
String字符串的定义方式
String s1 = “atguigu”;// 字面量定义方式
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[]
-
String代表不可变的字符序列，简称不可变性
5.1 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
5.2 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
5.3 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 -
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
字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的 -
String的字符串常量池是一个固定大小的HashTable，默认值大小长度时1009，
如果放进String Poll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，就是1009，所以如果常量池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
-
jdk8开始，设置StringTable的长度的话，1009是可设置的最小值
2. 不可变性-实例
@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);//hello
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
}
2. String的内存分配
1. 基本原则
-
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,这些类型为了使他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使系统协调的，String类型的常量池比较特殊，它的主要使用方法有两种。
2.1 直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池种。
比如：String info = “atguigu.com”
2.2 如果不是双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern()方法 -
java 6及以前，字符串常量池存放在永久代
-
java7种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
4.1 所有的字符串都保存在堆（heap）种，和其它对象一样，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
4.2 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得理由让我们重新考虑在java 7中使用String.intern() -
java8元空间，字符串常量在堆
2. StringTable存放位置为什么要调整
String Table原本存放于永久代，jdk1.7以后StringTable放到了堆空间中
-
PermSize本身比较小
-
永久代回收频率低
3. 字符串分配图示
- String s = “a” 内存结构
注：通过字面量创建得字符串，直接在字符串常量池中分配
- String s = new String(“a”)内存结构
注：通过new创建得字符串，在堆中会有一个String对象，同时在字符串常量池中会有一个对象
3. String的基本操作
1. 字符串常量池中不会存储重复字符串
public static void main(String[] args) {
System.out.println();//2293
System.out.println("1");//2294
System.out.println("2");
System.out.println("3");
System.out.println("4");
System.out.println("5");
System.out.println("6");
System.out.println("7");
System.out.println("8");
System.out.println("9");
System.out.println("10");//2303
//如下的字符串"1" 到 "10"不会再次加载
System.out.println("1");//2304
System.out.println("2");//2304
System.out.println("3");
System.out.println("4");
System.out.println("5");
System.out.println("6");
System.out.println("7");
System.out.println("8");
System.out.println("9");
System.out.println("10");//2304
}
2. 内存结构
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
}
4. 字符串拼接操作
1. 基本规则
-
常量与常量得拼接结果在常量池，原理是编译期优化
-
常量池中不会存在相同内容的变量
-
拼接过程只要其中有一个是变量，结果就在堆中（非字符串常量池），变量拼接的原理是StringBuilder(字节码可知)
-
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，并返回次对象的地址
2. 拼接过程只要其中有一个是变量，结果就在堆中（非字符串常量池），变量拼接的原理是StringBuilder-字节码查看
java代码
public void test3() {
String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "ab";
/*
如下的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之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer
*/
String s4 = s1 + s2;//
System.out.println(s3 == s4);//false
}
对应的字节码文件（获取字节码的方法1. javap -v xx.class 2. idea中jclasslib插件）
0 ldc #14 // 将a放入常量池
2 astore_1 // 将a放入局部变量表
3 ldc #15
5 astore_2
6 ldc #16
8 astore_3
9 new #9 // 创建StringBuilder对象
12 dup
13 invokespecial #10 > // StringBuilder的构造方法
16 aload_1
17 invokevirtual #11 // append方法调用
20 aload_2
21 invokevirtual #11
24 invokevirtual #12
27 astore 4
29 getstatic #3
32 aload_3
33 aload 4
35 if_acmpne 42 (+7)
38 iconst_1
39 goto 43 (+4)
42 iconst_0
43 invokevirtual #4
46 return
3. 实例分析
@Test
public void test1() {
String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化：等同于"abc"
String s2 = "abc"; //"abc"一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
//如果拼接符号的前后出现了变量，则相当于在堆空间中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，如果存在，则返回常量池中javaEEhadoop的地址；
//如果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
}
@Test
public void test3() {
String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "ab";
/*
如下的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") --> StringBuilder的toString方法不会往常量池塞数据，Object的toString()会
补充：在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer
*/
String s4 = s1 + s2;//
System.out.println(s3 == s4);//false
}
/*
1. 字符串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
}
/*
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的字符串拼接方式！
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的字符串拼接方式：创建过多个StringBuilder和String的对象
② 使用String的字符串拼接方式：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：
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";//每次循环都会创建一个StringBuilder、String
}
// System.out.println(src);
}
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");
}
// System.out.println(src);
}
5. intern()的使用
1. 基本原则
-
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 s = new String(“i love atguigu”).interrn(); -
任意字符串调用intern()方法，那么其返回结果所指向的哪个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串完全相同
(“a”+“b”+“c”).intern()==“abc” -
字符串常量池一个字符只有一份
2. 常见面试题
- new String(“ab”)创建几个对象
答案：2个
new String(“ab”)会创建几个对象？看字节码，就知道是两个。
一个对象是：new关键字在堆空间创建的
另一个对象是：字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令：ldc
- new String(“a”) + new String(“b”)创建几个对象
答案：6个
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"
-题3
题目的难题在于在jdk6和jdk7及以后的结果不同
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";
System.out.println(s == s2);//jdk6：false jdk7/8：false
String s3 = new String("1") + new String("1");//s3变量记录的地址为：new String("11")
//执行完上一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
s3.intern();//在字符串常量池中生成"11"。如何理解：jdk6:创建了一个新的对象"11",也就有新的地址。
// jdk7: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
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
System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false jdk7/8：true
jdk6中的内存结构，在jdk6中在字符串常量池中生成"11"。如何理解：jdk6:创建了一个新的对象"11",也就有新的地址，所以不相等
jdk7中的内存结构，jdk7: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
3. 关于String的intern()方法总结
-
jdk6中，将这个字符串对象尝试放入串池
1.1 如果串池中有，则不会放入，返回以后对象的地址
1.2 如果没有，会把此对象复制一份，放入串池，并返回串池地址 -
jdk7中，将这个字符串对象尝试放入串池
2.1 如果串池中有，则不会放入，返回以后对象的地址
2.2 如果没有，但是堆中有对象，则会拔对象的引用复制一份，放入串池，并返回串池地址，否则在串池中放入这个对象
- jdk6
- jdk7
4. intern()方法有助于降低内存
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++) {
// 每次都会分配一个String对象，并且String对象被引用，不能回收
// arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));
// 每次都会分配一个String对象，但是String对象不全被引用，可以回收（常量池中有数据时，返回常量池中的引用）
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();
}
}