如何使用 String.intern 节省内存

如何使用 String.intern 节省内存?

先看一个案例。

Twitter 每次发布消息状态的时候,都会产生一个地址信息,以当时 Twitter 用户的规模预估,服务器需要 32G

的内存来存储地址信息。

public class Location { 
    private String city; 
    private String region; 
    private String countryCode; 
    private double longitude; 
    private double latitude; 
} 

考虑到其中有很多用户在地址信息上是有重合的,比如,国家、省份、城市等,这时就可以将这部分信息单独 列出一个类,以减少重复,代码如下:

public class SharedLocation { 
    private String city; 
    private String region; 
    private String countryCode; 
}
public class Location {     private SharedLocation sharedLocation; 
    double longitude; 
    double latitude; 
} 

通过优化,数据存储大小减到了 20G 左右。但对于内存存储这个数据来说,依然很大,怎么办呢?

这个案例来自一位 Twitter 工程师在 QCon 全球软件开发大会上的演讲,他们想到的解决方法,就是使用 String.intern 来节省内存空间,从而优化 String 对象的存储。具体做法就是,在每次赋值的时候使用 String 的 intern 方法,如果常量池中有相同值,就会重复使用该对象, 返回对象引用,这样一开始的对象就可以被回收掉。这种方式可以使重复性非常高的地址信息存储大小从 20G降到几百兆。

SharedLocation sharedLocation = new SharedLocation(); 
sharedLocation.setCity(messageInfo.getCity().intern()); 
sharedLocation.setCountryCode(messageInfo.getRegion().intern()); 
sharedLocation.setRegion(messageInfo.getCountryCode().intern()); 

Location location = new Location(); 
location.set(sharedLocation); 
location.set(messageInfo.getLongitude()); 
location.set(messageInfo.getLatitude()); 

为了更好地理解,我们再来通过一个简单的例子,回顾下其中的原理:

String a =new String("abc").intern(); 
String b = new String("abc").intern();
if(a==b) { 
    System.out.print("a==b"); 
} 

输出结果:

a==b 

在字符串常量中,默认会将对象放入常量池;在字符串变量中,对象是会创建在堆内存中,同时也会在常量池中创建一个字符串对象,复制到堆内存对象中,并返回堆内存对象引用。

如果调用 intern 方法,会去查看字符串常量池中是否有等于该对象的字符串的引用,如果没有,在 JDK1.6 版本中会复制堆中的字符串到常量池中,并返回该字符串引用,堆内存中原有的字符串由于没有引用指向它,将会通过垃圾回收器回收。

在 JDK1.7 版本以后,由于常量池已经合并到了堆中,所以不会再复制具体字符串了,只是会把首次遇到的字符串的引用添加到常量池中;如果有,就返回常量池中的字符串引用。

了解了原理,我们再一起看下上边的例子。

在一开始字符串"abc"会在加载类时,在常量池中创建一个字符串对象。

创建 a 变量时,调用 new Sting() 会在堆内存中创建一个 String 对象,String 对象中的 char 数组将会引用常量池中字符串。在调用 intern 方法之后,会去常量池中查找是否有等于该字符串对象的引用,有就返回引用。

创建 b 变量时,调用 new Sting() 会在堆内存中创建一个 String 对象,String 对象中的 char 数组将会引用常量池中字符串。在调用 intern 方法之后,会去常量池中查找是否有等于该字符串对象的引用,有就返回引用。

而在堆内存中的两个对象,由于没有引用指向它,将会被垃圾回收。所以 a 和 b 引用的是同一个对象。

如果在运行时,创建字符串对象,将会直接在堆内存中创建,不会在常量池中创建。所以动态创建的字符串对象,调用 intern 方法,在 JDK1.6 版本中会去常量池中创建运行时常量以及返回字符串引用,在 JDK1.7 版本之后,会将堆中的字符串常量的引用放入到常量池中,当其它堆中的字符串对象通过 intern 方法获取字符串对象引用时,则会去常量池中判断是否有相同值的字符串的引用,此时有,则返回该常量池中字符串引用,跟之前的字符串指向同一地址的字符串对象。

使用 intern 方法需要注意的一点是,一定要结合实际场景。因为常量池的实现是类似于一个 HashTable 的实现方式,HashTable 存储的数据越大,遍历的时间复杂度就会增加。如果数据过大,会增加整个字符串常量池的负担。 

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