第 13 章 StringTable

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第 13 章 StringTable

1、String 的基本特性

1.1、String 概述

String 的概述

String：字符串，使用一对 "" 引起来表示

String s1 = "mogublog" ;

String s2 =  new String("moxi");

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[]

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？

String类的当前实现将字符存储在char数组中，每个字符使用两个字节(16位)。
从许多不同的应用程序收集的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分，而且大多数字符串对象只包含拉丁字符。这些字符只需要一个字节的存储空间，因此这些字符串对象的内部char数组中有一半的空间将不会使用。
之前 String 类使用 UTF-16 的 char[] 数组存储，现在改为 byte[] 数组外加一个编码标志位存储，该编码标志将指定 String 类中 byte[] 数组的编码方式
结论：String再也不用char[] 来存储了，改成了byte [] 加上编码标记，节约了一些空间
同时基于String的数据结构，例如StringBuffer和StringBuilder也同样做了修改



private final char value[];

private final byte[] value

1.2、String 的基本特征

String 的基本特征

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。

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

代码

@Test

public void test1() {

    String s1 = "abc";

    String s2 = "abc";

    s1 = "hello";

    System.out.println(s1 == s2);

    System.out.println(s1);

    System.out.println(s2);

}

字节码指令
- 取字符串 "abc" 时，使用的是同一个符号引用：#2
- 取字符串 "hello" 时，使用的是另一个符号引用：#3

 0 ldc #2 <abc>

 2 astore_1

 3 ldc #2 <abc>

 5 astore_2

 6 ldc #3 <hello>

 8 astore_1

 9 getstatic #4 <java lang system.out>

12 aload_1

13 aload_2

14 if_acmpne 21 (+7)

17 iconst_1

18 goto 22 (+4)

21 iconst_0

22 invokevirtual #5 <java io printstream.println>

25 getstatic #4 <java lang system.out>

28 aload_1

29 invokevirtual #6 <java io printstream.println>

32 getstatic #4 <java lang system.out>

35 aload_2

36 invokevirtual #6 <java io printstream.println>

39 return

</java></java></java></java></java></java></hello></abc></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

代码

@Test

public void test2() {

    String s1 = "abc";

    String s2 = "abc";

    s2 += "def";

    System.out.println(s2);

    System.out.println(s1);

}

字节码指令：拼接操作通过 StringBuilder 的 append() 方法完成

 0 ldc #2 <abc>

 2 astore_1

 3 ldc #2 <abc>

 5 astore_2

 6 new #7 <java lang stringbuilder>

 9 dup

10 invokespecial #8 <java lang stringbuilder.<init>>

13 aload_2

14 invokevirtual #9 <java lang stringbuilder.append>

17 ldc #10 <def>

19 invokevirtual #9 <java lang stringbuilder.append>

22 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.tostring>

25 astore_2

26 getstatic #4 <java lang system.out>

29 aload_2

30 invokevirtual #6 <java io printstream.println>

33 getstatic #4 <java lang system.out>

36 aload_1

37 invokevirtual #6 <java io printstream.println>

40 return

</java></java></java></java></java></java></def></java></java></java></abc></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

@Test

public void test3() {

    String s1 = "abc";

    String s2 = s1.replace('a', 'm');

    System.out.println(s1);

    System.out.println(s2);

}

来看看 replace() 方法的源码

new String(buf, true); 后，返回新的 String 对象

public String replace(char oldChar, char newChar) {

    if (oldChar != newChar) {

        int len = value.length;

        int i = -1;

        char[] val = value;

        while (++i < len) {

            if (val[i] == oldChar) {

                break;

            }

        }

        if (i < len) {

            char buf[] = new char[len];

            for (int j = 0; j < i; j++) {

                buf[j] = val[j];

            }

            while (i < len) {

                char c = val[i];

                buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;

                i++;

            }

            return new String(buf, true);

        }

    }

    return this;

}

课后练习：String 的不可变性

代码



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);

        System.out.println(ex.ch);

    }

}

str 的内容并没有变："test ok" 位于字符串常量池中的另一个区域（地址），进行赋值操作并没有修改原来 str 指向的引用的内容

good

best

1.3、String 的底层结构

String 底层 Hashtable 结构的说明

字符串常量池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()方法时性能会大幅下降。
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，StringTablesize设置没有要求
在JDK8中，StringTable的长度默认值是60013，StringTable可以设置的最小值为1009

代码示例：设置 StringTable 的长度

代码



public class StringTest2 {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("我来打个酱油");

        try {

            Thread.sleep(1000000);

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

通过 -XX:StringTableSize 设置 StringTable 长度

JVM 参数

-XX:StringTableSize=6666

jinfo 查看变量值

jps

jinfo -flag StringTableSize 进程id

测试不同 StringTable 长度下，程序的性能

代码



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();

            }

            long end = System.currentTimeMillis();

            System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            if (br != null) {

                try {

                    br.close();

                } catch (IOException e) {

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

    }

}

-XX:StringTableSize=1009 ：程序耗时 143ms
-XX:StringTableSize=100009 ：程序耗时 47ms

2、String 的内存分配

2.1、String 内存分配演进过程

String 类型

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。

String 内存分配的演进过程

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

2.2、为什么要调整 String 位置

StringTable 为什么要调整？

官方文档

https://www.oracle.com/java/technologies/javase/jdk7-relnotes.html#jdk7changes

为什么要调整位置？

永久代的默认比较小
永久代垃圾回收频率低
堆中空间足够大，字符串可被及时回收

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。

代码示例

代码



public class StringTest3 {

    public static void main(String[] args) {

        Set<String> set = new HashSet<String>();

        short i = 0;

        while(true){

            set.add(String.valueOf(i++).intern());

        }

    }

}

异常日志说：我真没骗你，字符串真的在堆中（JDK8）

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\bin\java" -XX:MetaspaceSize=6m -XX:MaxMetaspaceSize=6m -Xms6m -Xmx6m "-javaagent:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2017.3.1\lib\idea_rt.jar=1799:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2017.3.1\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\rt.jar;C:\Users\Heygo\Desktop\JVMDemo\out\production\chapter13;D:\JavaTools\apache-maven-3.3.9\repository\junit\junit\4.12\junit-4.12.jar;D:\JavaTools\apache-maven-3.3.9\repository\org\hamcrest\hamcrest-core\1.3\hamcrest-core-1.3.jar" com.atguigu.java.StringTest3

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

3、String 的基本操作

核心思想

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。

题目一

代码



public class StringTest4 {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println();

        System.out.println("1");

        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");

        System.out.println("1");

        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");

    }

}

分析字符串常量池的变化
- 程序启动时已经加载了 2330 个字符串常量
- 加载换行符
- 加载了字符串常量 "1"~"9"
- 加载字符串常量 "10"
- 之后的字符串"1" 到 "10"不会再次加载

题目二

代码



class Memory {

    public static void main(String[] args) {

        int i = 1;

        Object obj = new Object();

        Memory mem = new Memory();

        mem.foo(obj);

    }

    private void foo(Object param) {

        String str = param.toString();

        System.out.println(str);

    }

}

分析运行时内存（foo() 方法是实例方法，其实图中少了一个 this 局部变量）

4、字符串拼接操作

4.1、符串拼接操作的结论

字符串拼接操作的结论

常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
常量池中不会存在相同内容的变量
拼接前后，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
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

如果存在，则返回字符串在常量池中的地址
如果字符串常量池中不存在该字符串，则在常量池中创建一份，并返回此对象的地址

常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化

代码

@Test

public void test1() {

    String s1 = "a" + "b" + "c";

    String s2 = "abc";

    System.out.println(s1 == s2);

    System.out.println(s1.equals(s2));

}

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

</java></java></java></java></java></abc></abc>

IDEA 反编译 class 文件后，来看这个问题

拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中

调用 intern() 方法，则主动将字符串对象存入字符串常量池中，并将其地址返回

代码

@Test

public void test2(){

    String s1 = "javaEE";

    String s2 = "hadoop";

    String s3 = "javaEEhadoop";

    String s4 = "javaEE" + "hadoop";

    String s5 = s1 + "hadoop";

    String s6 = "javaEE" + s2;

    String s7 = s1 + s2;

    System.out.println(s3 == s4);

    System.out.println(s3 == s5);

    System.out.println(s3 == s6);

    System.out.println(s3 == s7);

    System.out.println(s5 == s6);

    System.out.println(s5 == s7);

    System.out.println(s6 == s7);

    String s8 = s6.intern();

    System.out.println(s3 == s8);

}

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

</java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></java></javaee></java></java></java></java></hadoop></java></java></java></javaeehadoop></javaeehadoop></hadoop></javaee>

4.2、字符串拼接的底层细节

字符串拼接的底层细节

代码示例 1

代码

@Test

public void test3(){

    String s1 = "a";

    String s2 = "b";

    String s3 = "ab";

    String s4 = s1 + s2;

    System.out.println(s3 == s4);

}

字节码指令

 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

</java></java></java></java></java></java></java></ab></b></a>

分析拼接的步骤
- new StringBuilder()

 9 new #9 <java lang stringbuilder>

12 dup

13 invokespecial #10 <java lang stringbuilder.<init>>

</java></java>

加载字符串变量，进行 append 操作

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>

</java></java></java>

调用 StringBuilder 类的 toString() 方法，转换为字符串，并存储在局部变量中

24 invokevirtual #12 <java lang stringbuilder.tostring>

27 astore 4

</java>

代码示例 2

代码



@Test

public void test4(){

    final String s1 = "a";

    final String s2 = "b";

    String s3 = "ab";

    String s4 = s1 + s2;

    System.out.println(s3 == s4);

}

从字节码角度来看：为变量 s3 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

</java></java></ab></ab></b></a>

IDEA 反编译结果

课后练习

代码



@Test

public void test5(){

    String s1 = "javaEEhadoop";

    String s2 = "javaEE";

    String s3 = s2 + "hadoop";

    System.out.println(s1 == s3);

    final String s4 = "javaEE";

    String s5 = s4 + "hadoop";

    System.out.println(s1 == s5);

}

字节码指令： ldc #8 <javaeehadoop></javaeehadoop>（带 final 的变量在编译时就已经确定了该变量的值，当做常量来处理）

 0 ldc #8 <javaeehadoop>

 2 astore_1

 3 ldc #6 <javaee>

 5 astore_2

 6 new #9 <java lang stringbuilder>

 9 dup

10 invokespecial #10 <java lang stringbuilder.<init>>

13 aload_2

14 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.append>

17 ldc #7 <hadoop>

19 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.append>

22 invokevirtual #12 <java lang stringbuilder.tostring>

25 astore_3

26 getstatic #3 <java lang system.out>

29 aload_1

30 aload_3

31 if_acmpne 38 (+7)

34 iconst_1

35 goto 39 (+4)

38 iconst_0

39 invokevirtual #4 <java io printstream.println>

42 ldc #6 <javaee>

44 astore 4

46 ldc #8 <javaeehadoop>

48 astore 5

50 getstatic #3 <java lang system.out>

53 aload_1

54 aload 5

56 if_acmpne 63 (+7)

59 iconst_1

60 goto 64 (+4)

63 iconst_0

64 invokevirtual #4 <java io printstream.println>

67 return

</java></java></javaeehadoop></javaee></java></java></java></java></hadoop></java></java></java></javaee></javaeehadoop>

拼接操作与 append 操作的效率对比

代码



@Test

public void test6(){

    long start = System.currentTimeMillis();

    method2(100000);

    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";

    }

}

public void method2(int highLevel){

    StringBuilder src = new StringBuilder();

    for (int i = 0; i < highLevel; i++) {

        src.append("a");

    }

}

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！
分析原因：
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

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]

通过字节码分析

method1() 方法的字节码指令：
- 每次 for 循环都会创建一个 StringBuilder 对象
- 调用 StringBuilder 的 toString() 方法又会创建新的 String 对象

 0 ldc #23

 2 astore_2

 3 iconst_0

 4 istore_3

 5 iload_3

 6 iload_1

 7 if_icmpge 36 (+29)

10 new #9 <java lang stringbuilder>

13 dup

14 invokespecial #10 <java lang stringbuilder.<init>>

17 aload_2

18 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.append>

21 ldc #14 <a>

23 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.append>

26 invokevirtual #12 <java lang stringbuilder.tostring>

29 astore_2

30 iinc 3 by 1

33 goto 5 (-28)

36 return

</java></java></a></java></java></java>

method2() 方法的字节码指令：

 0 new #9 <java lang stringbuilder>

 3 dup

 4 invokespecial #10 <java lang stringbuilder.<init>>

 7 astore_2

 8 iconst_0

 9 istore_3

10 iload_3

11 iload_1

12 if_icmpge 28 (+16)

15 aload_2

16 ldc #14 <a>

18 invokevirtual #11 <java lang stringbuilder.append>

21 pop

22 iinc 3 by 1

25 goto 10 (-15)

28 return

</java></a></java></java>

关于 StringBuilder 构造器

StringBuilder 构造器：可传入一个 int 类型的变量，用于初始化内部的 char[] 数组

public StringBuilder(int capacity) {

	super(capacity);

}

AbstractStringBuilder（StringBuilder 的父类）的构造器

AbstractStringBuilder(int capacity) {

    value = new char[capacity];

}

5、intern() 的使用

5.1、intern() 方法的说明

intern() 方法的说明

先来点逼格，看看官方文档

When the intern method is invoked, if the pool already contains a string equal to this String object as determined by the equals(Object) method, then the string from the pool is returned. Otherwise, this String object is added to the pool and a reference to this String object is returned.

It follows that for any two strings s and t, s.intern() == t.intern() is true if and only if s.equals(t) is true.

public native String intern();

关于 intern() 方法的说明

intern是一个native方法，调用的是底层C的方法
字符串池最初是空的，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对象相等的字符串，则返回池中的字符串。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引用。
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，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）

5.2、new String() 的说明

new String("ab")会创建几个对象？

代码



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

</java></ab></java>

0 new #2 <java lang string></java>：在堆中创建了一个 String 对象
4 ldc #3 <ab></ab> ：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？

代码



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

</java></java></java></b></java></java></java></a></java></java></java>

字节码指令分析：
1. 0 new #2 <java lang stringbuilder></java> ：拼接字符串会创建一个 StringBuilder 对象
2. 7 new #4 <java lang string></java> ：创建 String 对象，对应于 new String("a")
3. 11 ldc #5 ：在字符串常量池中放入 "a"（如果之前字符串常量池中没有 "a" 的话）
4. 19 new #4 <java lang string></java> ：创建 String 对象，对应于 new String("b")
5. 23 ldc #8 ：在字符串常量池中放入 "b"（如果之前字符串常量池中没有 "b" 的话）
6. 31 invokevirtual #9 <java lang stringbuilder.tostring></java> ：调用 StringBuilder 的 toString() 方法，会生成一个 String 对象

深入剖析 StringBuilder 的toString() 方法

toString() 方法

@Override

public String toString() {

    return new String(value, 0, count);

}

value 是个 char[] 数组

char[] value;

5.3、有点难的面试题

有点难的面试题

代码



public class StringIntern {

    public static void main(String[] args) {

        String s = new String("1");

        s.intern();

        String s2 = "1";

        System.out.println(s == s2);

        String s3 = new String("1") + new String("1");

        s3.intern();

        String s4 = "11";

        System.out.println(s3 == s4);

    }

}

内存分析

JDK6 ：正常眼光判断即可
- new String() 即在堆中
- str.intern() 则把字符串放入常量池中

JDK7/8 ：这就有点不一样了
- new String() 即在堆中
- str.intern() 则把字符串放入常量池中，出于节省空间的目的，如果 str 不存在于字符串常量池中，则将 str 在堆中的引用存储在字符串常量池中，没错，字符串常量池中存的是 str 在堆中的引用，所以 s3 == s4 为 true

面试题的拓展



public class StringIntern1 {

    public static void main(String[] args) {

        String s3 = new String("1") + new String("1");

        String s4 = "11";

        String s5 = s3.intern();

        System.out.println(s3 == s4);

        System.out.println(s5 == s4);

    }

}

5.4、intern() 方法的总结

关于 intern() 的总结

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

5.5、intern() 方法的练习

intern() 方法的课后练习

练习 1

代码



public class StringExer1 {

    public static void main(String[] args) {

        String s = new String("a") + new String("b");

        String s2 = s.intern();

        System.out.println(s2 == "ab");

        System.out.println(s == "ab");

    }

}

JDK 6 中：在串池中创建一个字符串"ab"

JDK 7/8 中：串池中没有创建字符串"ab"，而是创建一个引用，指向new String("ab")，将此引用返回

练习 2

代码



public class StringExer1 {

    public static void main(String[] args) {

        String x = "ab";

        String s = new String("a") + new String("b");

        String s2 = s.intern();

        System.out.println(s2 == "ab");

        System.out.println(s == "ab");

    }

}

内存分析

练习 3

代码 1



public class StringExer2 {

    public static void main(String[] args) {

        String s1 = new String("ab");

        s1.intern();

        String s2 = "ab";

        System.out.println(s1 == s2);

    }

}

代码 2



public class StringExer2 {

    public static void main(String[] args) {

        String s1 = new String("a") + new String("b");

        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);

    }

}

5.6、intern() 方法效率测试

intern() 的效率测试

代码



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])).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();

    }

}

直接 new String ：由于每个 String 对象都是 new 出来的，所以程序需要维护大量存放在堆空间中的 String 实例，程序内存占用也会变高

使用 intern() 方法：由于数组中字符串的引用都指向字符串常量池中的字符串，所以程序需要维护的 String 对象更少，内存占用也更低

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。

6、StringTable 的垃圾回收

代码



public class StringGCTest {

    public static void main(String[] args) {

        for (int j = 0; j < 100000; j++) {

            String.valueOf(j).intern();

        }

    }

}

JVM 参数

-Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails

程序日志：
- 在 PSYoungGen 区发生了垃圾回收
- Number of entries 和 Number of literals 明显没有 100000
- 以上两点均说明 StringTable 区发生了垃圾回收

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\bin\java" -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails "-javaagent:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2017.3.1\lib\idea_rt.jar=11487:C:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2017.3.1\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath "C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\charsets.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\deploy.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\cldrdata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\dnsns.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jaccess.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\jfxrt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\localedata.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\nashorn.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunec.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\ext\zipfs.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\javaws.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jce.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfr.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jfxswt.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\jsse.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\management-agent.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\plugin.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\resources.jar;C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_144\jre\lib\rt.jar;C:\Users\Heygo\Desktop\JVMDemo\out\production\chapter13;D:\JavaTools\apache-maven-3.3.9\repository\junit\junit\4.12\junit-4.12.jar;D:\JavaTools\apache-maven-3.3.9\repository\org\hamcrest\hamcrest-core\1.3\hamcrest-core-1.3.jar" com.atguigu.java3.StringGCTest

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4096K->488K(4608K)] 4096K->716K(15872K), 0.0024275 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

Heap

 PSYoungGen      total 4608K, used 3883K [0x00000000ffb00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)

  eden space 4096K, 82% used [0x00000000ffb00000,0x00000000ffe50fb0,0x00000000fff00000)

  from space 512K, 95% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff7a020,0x00000000fff80000)

  to   space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)

 ParOldGen       total 11264K, used 228K [0x00000000ff000000, 0x00000000ffb00000, 0x00000000ffb00000)

  object space 11264K, 2% used [0x00000000ff000000,0x00000000ff039010,0x00000000ffb00000)

 Metaspace       used 3472K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K

  class space    used 381K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

SymbolTable statistics:

Number of buckets       :     20011 =    160088 bytes, avg   8.000

Number of entries       :     14158 =    339792 bytes, avg  24.000

Number of literals      :     14158 =    603200 bytes, avg  42.605

Total footprint         :           =   1103080 bytes

Average bucket size     :     0.708

Variance of bucket size :     0.711

Std. dev. of bucket size:     0.843

Maximum bucket size     :         6

StringTable statistics:

Number of buckets       :     60013 =    480104 bytes, avg   8.000

Number of entries       :     62943 =   1510632 bytes, avg  24.000

Number of literals      :     62943 =   3584040 bytes, avg  56.941

Total footprint         :           =   5574776 bytes

Average bucket size     :     1.049

Variance of bucket size :     0.824

Std. dev. of bucket size:     0.908

Maximum bucket size     :         5

Process finished with exit code 0

String.valueOf() 方法源码

String 类的 valueOf() 方法

public static String valueOf(int i) {

    return Integer.toString(i);

}

Integer.toString() 方法中执行了 new String() ，即在堆中创建了一个 String 对象

public static String toString(int i) {

    if (i == Integer.MIN_VALUE)

        return "-2147483648";

    int size = (i < 0) ? stringSize(-i) + 1 : stringSize(i);

    char[] buf = new char[size];

    getChars(i, size, buf);

    return new String(buf, true);

}

7、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

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：
str1.equals(str2)= 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。

String 去重的的具体实现

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

你只管学习，我来负责记笔记关注公众号！ ,更多笔记，等你来拿，谢谢