JVM学习笔记10（StringTable）

StringTable

String的基本特性

● String：字符串，使用一对""引起来表示。
● 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。
 ➢ 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。
 ➢ 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。
● 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String Pool 是一个固定大小的Hashtable，默认值大小长度是1009。如果放进String Pool 的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会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是固定的，就是1009的长度，所以如果常量池中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
➢ 在jdk8开始，StringTable的长度1009是可设置的最小值。

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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 = "atguigu. 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，字符串常量池存放在永久代。
● Java 7中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。
 ➢ 所有的字符串都保存在堆(Heap)中，和其他普通对象一样，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。
 ➢ 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的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

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String的基本操作

案例1：

常量池中对象的个数：

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。

案例2：

字符串拼接操作

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.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，并返回此对象地址。
String 字符串常量
StringBuffer 字符串变量（线程安全）
StringBuilder 字符串变量（非线程安全）

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intern()的使用

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 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少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)。

面试题

题目1：new String("ab")会创建几个对象？
题目2：new String("a") + new String("b")呢？

答案1：两个，一个是new关键字在堆内存中创建String，另外一个是字符串常量池中的对象，字节码指令：ldc

答案2：
 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()方法：
  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"

jdk6 VS jdk7/8

public class stringIntern1 {
    public static void main(String[] args) {
        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  s是堆空间中的地址，s2是常量池中的地址
        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对象“11”。
        /*
        如何理解：
            jdk6：创建一个新的对象“11”，也就有新的地址
            jdk7：此时常量池中并没有创建“11”，而是创建了一个指向堆空间中new String("11")的地址
        */
        string s4 = "11";  //  s4变量记录的地址：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代码图

jdk7代码图

拓展

public class stringIntern1 {
    public static void main(String[] args) {
        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( );  //  发现常量池中有对象“11”，s5指向常量池中的对象“11”
        System.out.println(s3 == s4);  //  jdk7/8:false
        System.out.println(s5 == s4);  //  jdk7/8:true
    }
}

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。
 ➢ 如果串池中有，则并不会放入。返回已有的串池中的对象的地址
 ➢ 如果没有，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。
 ➢ 如果串池中有，则并不会放入。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复制一份，放入串池，并返回串池中的引用地址

练习1：

public class stringExer1 {
    public static void main(String[] args) {
        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”
        String s2 = s.intern();
        //  jdk6中：在串池中创建一个字 符串“ab”
        //  jdk8中：串池中没有创建字符串"ab",而是创建一一个引用， 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
    }
}

练习2：

public class stringExer2 {
    public static void main(String[] args) {
        //  会在常量池中生成“ab”
        //  String s1 = new String("ab");  //  jdk8:false
        //  会在常量池中生成“ab”
        String s1 = new string( original: "a") + new string( original: "b");  //  jdk8:true
        s1. intern();
        String s2 = "ab";
        System.out.println(s1 == s2); 
    }
}

G1中的String去重操作

● 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。
● 命令行选项
 ➢ 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