从String.intern()方法浅谈堆中常量池

简介

​ String是我们最常用的一个类,和普通java类一样其对象会存在java堆中。但是String类有其特殊之处,可以通过new方法生成,也可以通过带引号的字符串常量直接赋值。在JDK7之前,字符串常量是存在永久带Perm 区的,JDK7开始在将常量池迁移到堆中,这个变化也导致了String的新特性,下面我们慢慢进行介绍。

String.intern()方法

  简单的说,String.intern()方法的作用就是返回常量池中字符串对象,在对该方法进行详解之前,我们看几个创建字符串对象的例子。以下说明及运行结果都是以JDK8为java环境。

(1)直接赋值字符串常量
​ 这种方式会判断常量池中是否存在字符串常量,如果存在返回该常量对象,否则在常量池中创建常量对象并返回。

//在常量池中创建常量“abc”,s1,s2指向常量池中对象地址        
String s1 = "abc";
String s2 = "abc";
System.out.println(s1 == s2);//true

(2)通过new关键字创建
​ 这种方式会在堆上创建String对象,如果常量池中没有该常量,将常量加入常量池中。

//在堆上创建对象S3,S4,常量池中创建对象“abc”
String s3 = new String("abc");
String s4 = new String("abc");
System.out.println(s3 == s4);//false

(3)字符串常量相加
​ 这种方式如s5,会在常量池中创建"cd","ef","cdef"三个对象,s5指向常量池中的"cdef"对象。

String s5 = "cd" + "ef";
String s6 = "cdef";
System.out.println(s5==s6);//true

(4)两个new的String对象相加
​ 这种方式如s7,会在堆中创建三个对象"gh"对象,"lm"对象,以及"ghlm"对象,在常量池中创建对象"gh","lm"。

String s7 = new String("gh") + new String("lm");
String s8 = "ghlm";
System.out.println(s7==s8);//false

(5)字符串常量与new的String对象相加
​ 这种方式如s9,会在堆中创建两个对象“op”,“mnop”,并将字符串常量“op”, "mn"加到常量池中。

String s9 = "mn" + new String("op");
String s10 = "mnop";
System.out.println(s9==s10);//false
 了解字符串常量的创建及其在内存中的存储,我们看native方法intern()的作用:判断String对象的常量值是否存在于常量池中,如果存在并且是常量池对象,返回该常量池对象;如果存在并且是指向堆中的对象,返回堆中对象地址;如果不存在,则将对象的引用复制到常量池,并返回该对象的引用。下面我们看几条语句的运行结果,第一个输出之所以为true,
String s11 = new String("a") + new String("a");
s11.intern();//由于常量池中无“aa”,因此在常量池中建“aa”的引用,指向堆中的s11
String s12 = "aa";//s12指向常量池中的对象(该对象指向S11)
System.out.println(s11 == s12.intern());//true
String s13 = new String("b");
s13.intern();//常量池中已经有“b”了,不做任何操作
String s14 = "b";
System.out.println(s13==s14.intern());//false
   如果理解了以上运行的结果,对intern()方法的左右就掌握的差不多了。那么久可以开始我们的主题,string pool,字符串常量池。

字符串常量池

​ 字符串常量池是jvm为了减小内存开销而在创建字符串对象时的一个优化,类似缓冲区。在hotspot中,字符串常量池是一个叫做StringTable的HashTable,默认长度是1009,在JDK7开始可以通过"-XX:StringTableSize=1009" 参数来设置,字符串常量池数据可以被gc回收(在JDK6及其以前,字符串常量存在永久带无法被gc回收,如果添加太多字符串常量到该区域,容易发生OOM)。由于字符串常量池是利用HashTable实现,因此一定会发生hash碰撞。jvm在这方面做了一定优化,会根据hashTable的碰撞情况来决定是否做rehash,当从这个StringTable里查找某个字符串是否存在,如果对其对应的桶链表进行遍历,遍历超过了100个节点还是没有找到,那就会设置一个flag,让下次进入到safepoint的时候做一次rehash动作,尽量减少碰撞的发生。当然,在数据量比较大的情况下,这也无法从根本上解决问题,只能设置StringTableSize的值来缓解。
​ 由于JDK7开始字符串常量池在堆中分布,所以young gc过程会扫描该区域,以保证处于新生代的String对象不会被回收掉,因此如果字符串常量区非常庞大会导致young gc过程扫描的时间也会变长。但是,young gc阶段并不会对字符串常量区进行回收,具体回收阶段是在Full gc或者CMS gc阶段(题外话:我觉得full gc这个名字并不是很好,容易理解为对所有区域进行回收,其实full GC是对老年代的STW的gc,full gc的次数是老年代gc的STW次数,时间是老年代STW的总时间)。

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