String s1 = "atguigu" ; // 字面量的定义方式
String s2 = new String("hello"); // new 对象的方式
为什么 JDK9 改变了 String 的结构?
官方文档:http://openjdk.java.net/jeps/254
为什么改为 byte [] 存储?
// 之前
private final char value[];
// 之后
private final byte[] value
String 的基本特性
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。
示例代码:重新赋值
@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
}
输出:
false
hello
abc
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。
示例代码:字符串连接
@Test
public void test2() {
String s1 = "abc";
String s2 = "abc";
s2 += "def";
System.out.println(s2);//abcdef
System.out.println(s1);//abc
}
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。
示例代码:调用 replace() 方法
@Test
public void test3() {
String s1 = "abc";
String s2 = s1.replace('a', 'm');
System.out.println(s1);//abc
System.out.println(s2);//mbc
}
一道笔试题
public class StringExer {
String str = new String("good");
char[] ch = {'t', 'e', 's', 't'};
public void change(String str, char ch[]) {
str = "test ok";
ch[0] = 'b';
}
public static void main(String[] args) {
StringExer ex = new StringExer();
ex.change(ex.str, ex.ch);
System.out.println(ex.str);//输出:good
System.out.println(ex.ch);//输出:best
}
}
字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的。
Error: Could not create the Java Virtual Machine.
Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.
StringTable size of 10 is invalid; must be between 1009 and 1305843009213693951
测试不同 StringTable 长度下程序的性能,示例代码如下:
/**
* 产生10万个长度不超过10的字符串,包含a-z,A-Z
*/
public class GenerateString {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileWriter fw = new FileWriter("words.txt");
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
//1 - 10
int length = (int)(Math.random() * (10 - 1 + 1) + 1);
fw.write(getString(length) + "\n");
}
fw.close();
}
public static String getString(int length){
String str = "";
for (int i = 0; i < length; i++) {
//65 - 90, 97-122
int num = (int)(Math.random() * (90 - 65 + 1) + 65) + (int)(Math.random() * 2) * 32;
str += (char)num;
}
return str;
}
}
public class StringTest2 {
public static void main(String[] args) {
BufferedReader br = null;
try {
br = new BufferedReader(new FileReader("words.txt"));
long start = System.currentTimeMillis();
String data;
while((data = br.readLine()) != null){
data.intern(); //如果字符串常量池中没有对应data的字符串的话,则在常量池中生成
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("花费的时间为:" + (end - start));//1009:143ms 100009:47ms
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(br != null){
try {
br.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
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:
StringTable 为什么要调整?
官方文档:https://www.oracle.com/java/technologies/javase/jdk7-relnotes.html#jdk7changes
在 JDK 7 中,interned 字符串不再在 Java 堆的永久代中分配,而是在 Java 堆的主要部分(称为年轻代和年老代)中分配,与应用程序创建的其他对象一起分配。此更改将导致驻留在主 Java 堆中的数据更多,驻留在永久生成中的数据更少,因此可能需要调整堆大小。
示例代码:
/**
* jdk6中:
* -XX:PermSize=6m -XX:MaxPermSize=6m -Xms6m -Xmx6m
*
* jdk8中:
* -XX:MetaspaceSize=6m -XX:MaxMetaspaceSize=6m -Xms6m -Xmx6m
*/
public class StringTest3 {
public static void main(String[] args) {
//使用Set保持着常量池引用,避免full gc回收常量池行为
Set<String> set = new HashSet<String>();
//在short可以取值的范围内足以让6MB的PermSize或heap产生OOM了。
short i = 0;
while(true){
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
输出结果:字符串真的在堆中(JDK8)
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:703)
at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:662)
at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611)
at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219)
at com.atguigu.java.StringTest3.main(StringTest3.java:22)
Process finished with exit code 1
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。
示例1:
public class StringTest4 {
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
}
}
结论:加依次载完字符串"1"到"10" ,后面的字符串"1" 到 "10"不会再次加载。
示例代码:
@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
}
从字节码指令看出:编译器做了优化,将 “a” + “b” + “c” 优化成了 “abc”。
0 ldc #2 <abc>
2 astore_1
3 ldc #2 <abc>
5 astore_2
6 getstatic #3 <java/lang/System.out>
9 aload_1
10 aload_2
11 if_acmpne 18 (+7)
14 iconst_1
15 goto 19 (+4)
18 iconst_0
19 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
22 getstatic #3 <java/lang/System.out>
25 aload_1
26 aload_2
27 invokevirtual #5 <java/lang/String.equals>
30 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
33 return
@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
}
从字节码角度来看:拼接前后有变量,都会使用到 StringBuilder 类。
0 ldc #6 <javaEE>
2 astore_1
3 ldc #7 <hadoop>
5 astore_2
6 ldc #8 <javaEEhadoop>
8 astore_3
9 ldc #8 <javaEEhadoop>
11 astore 4
13 new #9 <java/lang/StringBuilder>
16 dup
17 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
20 aload_1
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
24 ldc #7 <hadoop>
26 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
29 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
32 astore 5
34 new #9 <java/lang/StringBuilder>
37 dup
38 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
41 ldc #6 <javaEE>
43 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
46 aload_2
47 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
50 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
53 astore 6
55 new #9 <java/lang/StringBuilder>
58 dup
59 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
62 aload_1
63 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
66 aload_2
67 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
70 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
73 astore 7
75 getstatic #3 <java/lang/System.out>
78 aload_3
79 aload 4
81 if_acmpne 88 (+7)
84 iconst_1
85 goto 89 (+4)
88 iconst_0
89 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
92 getstatic #3 <java/lang/System.out>
95 aload_3
96 aload 5
98 if_acmpne 105 (+7)
101 iconst_1
102 goto 106 (+4)
105 iconst_0
106 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
109 getstatic #3 <java/lang/System.out>
112 aload_3
113 aload 6
115 if_acmpne 122 (+7)
118 iconst_1
119 goto 123 (+4)
122 iconst_0
123 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
126 getstatic #3 <java/lang/System.out>
129 aload_3
130 aload 7
132 if_acmpne 139 (+7)
135 iconst_1
136 goto 140 (+4)
139 iconst_0
140 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
143 getstatic #3 <java/lang/System.out>
146 aload 5
148 aload 6
150 if_acmpne 157 (+7)
153 iconst_1
154 goto 158 (+4)
157 iconst_0
158 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
161 getstatic #3 <java/lang/System.out>
164 aload 5
166 aload 7
168 if_acmpne 175 (+7)
171 iconst_1
172 goto 176 (+4)
175 iconst_0
176 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
179 getstatic #3 <java/lang/System.out>
182 aload 6
184 aload 7
186 if_acmpne 193 (+7)
189 iconst_1
190 goto 194 (+4)
193 iconst_0
194 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
197 aload 6
199 invokevirtual #13 <java/lang/String.intern>
202 astore 8
204 getstatic #3 <java/lang/System.out>
207 aload_3
208 aload 8
210 if_acmpne 217 (+7)
213 iconst_1
214 goto 218 (+4)
217 iconst_0
218 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
221 return
字符串拼接的底层细节示例说明:
示例1
@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"),但不等价
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
}
字节码指令如下;
0 ldc #14 <a>
2 astore_1
3 ldc #15 <b>
5 astore_2
6 ldc #16 <ab>
8 astore_3
9 new #9 <java/lang/StringBuilder>
12 dup
13 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
16 aload_1
17 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
20 aload_2
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
24 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
27 astore 4
29 getstatic #3 <java/lang/System.out>
32 aload_3
33 aload 4
35 if_acmpne 42 (+7)
38 iconst_1
39 goto 43 (+4)
42 iconst_0
43 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
46 return
示例2
/*
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
}
从字节码角度来看:为变量 s4 赋值时,直接使用 #16 符号引用,即字符串常量 “ab”。
0 ldc #14 <a>
2 astore_1
3 ldc #15 <b>
5 astore_2
6 ldc #16 <ab>
8 astore_3
9 ldc #16 <ab>
11 astore 4
13 getstatic #3 <java/lang/System.out>
16 aload_3
17 aload 4
19 if_acmpne 26 (+7)
22 iconst_1
23 goto 27 (+4)
26 iconst_0
27 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
30 return
拼接操作与 append 操作的效率对比:
@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);
}
intern() 方法的说明:
public native String intern();
intern 是一个 native 方法,调用的是底层 C 的方法;
字符串常量池最初是空的,由 String 类私有地维护。在调用 intern 方法时,如果池中已经包含了由 equals(object) 方法确定的与该字符串内容相等的字符串,则返回池中的字符串地址。否则,该字符串对象将被添加到池中,并返回对该字符串对象的地址(这是源码里的大概翻译);
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 you").intern();
("a"+"b"+"c").intern()=="abc"
new String(“ab”)会创建几个对象?
/**
* 题目:
* 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
*
*/
public class StringNewTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("ab");
}
}
字节码指令:
0 new #2 <java/lang/String>
3 dup
4 ldc #3 <ab>
6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
9 astore_1
10 return
0 new #2
:在堆中创建了一个 String 对象
4 ldc #3 :在字符串常量池中放入 “ab”(如果之前字符串常量池中没有 “ab” 的话)
new String(“a”) + new String(“b”) 会创建几个对象?
/**
* 思考:
* 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"
*
*/
public class StringNewTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("a") + new String("b");
}
}
字节码指令:
0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
3 dup
4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>>
7 new #4 <java/lang/String>
10 dup
11 ldc #5 <a>
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
19 new #4 <java/lang/String>
22 dup
23 ldc #8 <b>
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>
34 astore_1
35 return
字节码指令分析:
如何保证变量 s 指向的是字符串常量池中的数据呢?
**
* 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");//这里在字符串常量池中创建了1
s.intern();
String s2 = "1";
//这里其实是堆中的对象s与字符串常量池中的s2进行判断
System.out.println(s == s2);//jdk6:false jdk7/8:false
/*
1、s3变量记录的地址为:new String("11")
2、经过上面的分析,已经知道在堆中有了一个new String("11")这样的String对象,但是在字符串常量池中没有"11"
3、接着执行s3.intern(),在字符串常量池中生成"11"
3-1、在JDK6的版本中,字符串常量池还在永久代,所以直接在永久代生成"11",也就有了新的地址
3-2、而在JDK7的后续版本中,字符串常量池被移动到了堆中,此时堆里已经有new String("11")了,出于节省空间的目的,直接将堆中的那个字符串的引用地址储存在字符串常量池中。没错,字符串常量池中存的是new String("11")在堆中的地址
4、所以在JDK7后续版本中,s3和s4指向的完全是同一个地址。
*/
String s3 = new String("1") + new String("1");//pos_1
s3.intern();
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
}
}
注:intern方法堆中对象的地址引用!!
JDK6 中输出:
false
false
JDK6 中输出:
false
true
为什么输出会不一样呢?
JDK6 :
拓展一下:
/**
* StringIntern.java中练习的拓展:
*
*/
public class StringIntern1 {
public static void main(String[] args) {
//执行完下一行代码以后,字符串常量池中,是否存在"11"呢?答案:不存在!!
String s3 = new String("1") + new String("1");//new String("11")
//在字符串常量池中生成对象"11",代码顺序换一下,实打实的在字符串常量池里有一个"11"对象
String s4 = "11";
String s5 = s3.intern();
// s3 是堆中的 "ab" ,s4 是字符串常量池中的 "ab"
System.out.println(s3 == s4);//false
// s5 是从字符串常量池中取回来的引用,当然和 s4 相等
System.out.println(s5 == s4);//true
}
}
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以后,字符串常量池中并没有"ab"
/*
1、jdk6中:在字符串常量池(此时在永久代)中创建一个字符串"ab"
2、jdk8中:字符串常量池(此时在堆中)中没有创建字符串"ab",而是创建一个引用,指向new String("ab"),将此引用返回
3、详解看上面
*/
String s2 = s.intern();
System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true jdk8:true
System.out.println(s == "ab");//jdk6:false jdk8:true
}
}
练习2
public class StringExer1 {
public static void main(String[] args) {
String x = "ab";
String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")
String s2 = s.intern();
System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true jdk8:true
System.out.println(s == "ab");//jdk6:false jdk8:true
}
}
练习3
public class StringExer2 {
// 对象内存地址可以使用System.identityHashCode(object)方法获取
public static void main(String[] args) {
String s1 = new String("a") + new String("b");//执行完以后,不会在字符串常量池中会生成"ab"
System.out.println(System.identityHashCode(s1));
s1.intern();
System.out.println(System.identityHashCode(s1));
String s2 = "ab";
System.out.println(System.identityHashCode(s2));
System.out.println(s1 == s2); // true
}
}
输出结果:
1836019240
1836019240
1836019240
true
示例代码:
/**
- 使用intern()测试执行效率:空间使用上
- 3. 结论:对于程序中大量存在存在的字符串,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。
- */
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();
}
}
//调用了intern()方法使用了字符串常量池里的字符串,那么前面堆里的字符串便会被GC掉,这也是intern省内存的关键原因
arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();
结论:
对于程序中大量使用存在的字符串时,尤其存在很多已经重复的字符串时,使用 intern() 方法能够节省很大的内存空间。
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,就会很明显降低内存的大小。
示例代码:
/**
* 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 < 100000; j++) {
String.valueOf(j).intern();
}
}
}
输出结果:在 PSYoungGen 区发生了垃圾回收。
G1 中的 String 去重操作
官方文档:http://openjdk.java.net/jeps/192
String去重操作的背景
注意不是字符串常量池的去重操作,字符串常量池本身就没有重复的。
String 去重的的实现:
命令行选项: