Java-底层建筑-JVM-第3篇-StringTable

Java - 底层建筑 - JVM - 第3篇 - StringTable

String的基本特性

String：字符串，使用一对 “” 引起来表示

String s1 = “hello”;
String s2 = new String(“hello”);

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
在JDK8以及之前，String内部定义了final char[] value 用来存储字符串数据，JDK9之后使用 byte[]
String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性
1. 当对字符串重新赋值的时候，需要重写指定内存区域赋值，而不是修改原有的value进行赋值
2. 不能对现有的字符串进行连接操作，也需要重新指定内存区域，不是修改原有的value进行赋值
3. 当调用String的replace()方法修改指定字符或者字符串的时候，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value赋值
4. 通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串声明在常量池中

字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串嘛？

String的String Pool 是一个固定大小的HashTable 默认长度为1009，如果放进去String Pool 的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表很长，而链表长了之后，会直接影响调用 String.intern()的性能
使用 -XX:StringTableSize 可设置StringTable的长度
在JDK6中的StringTable是固定的，就是1009的长度，如果字符串常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快，StirngTableSize设置没有要求
在JDK7中，StringTable的默认长度为 60013，JDK7没有要求
JDK8开始1009 是可设置的最小值
Stirng intern()方法：如果字符串常量池中没有对应的字符串的话，就添加在常量池

String的内存分配

在Java语言中有8种基本数据类型和String，这些类型为了使它们在运行速度中更快，更节省内存。都提供了常量池
常量池就相似于一个Java系统级别提供的缓存。8中基本类型都是系统协调的，String类型的常量池比较特殊，主要的使用方法有2种
1. 直接使用双引号声明String的对象会直接存储在常量池中
2. 如果不是使用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern() 方法
在JDK6以及以前，字符串常量池存放在永久代
JDK7种Oracle对字符串池的逻辑做了很大的改变，将 字符串常量池的位置调整到Java堆内
1. 所有的字符串都保存在堆中，和其他普通对象一样，这样可以让你在进行调优的时候仅仅需要调整堆大小就可以了
2. 字符串常量池的概念原本使用的比较多，但是这个改动使得我们有足够的理由考虑使用String.intern();
3. Java8元空间，字符串常量在堆

StringTable为什么需要调整？

之前的永久代比较小，放大量的字符串，会占用很大的空间
永久代垃圾回收的频率很低

字符串的拼接操作

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常量
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，并返回此对象的地址

拼接操作的原理

实例代码

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class CreateStringDemo {public static void main(String[] args) {String str = "hello ";String str2 = "world";String s = str + str2;System.out.println(s);}
}

javap 反编译之后的字节码

 0 ldc #2 <hello >2 astore_13 ldc #3 <world>5 astore_26 new #4 <java/lang/StringBuilder>9 dup
10 invokespecial #5 <java/lang/StringBuilder.<init>>
13 aload_1
14 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
17 aload_2
18 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>
21 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>
24 astore_3
25 getstatic #8 <java/lang/System.out>
28 aload_3
29 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>
32 return

String拼接的原理：
只要是变量，就先创建一个StringBuilder对象，然后调用StringBuilder的append()方法，分别拼接两个字符串，拼接结束之后，调用StringBuilder的toString()方法，返回为新的字符串

在JDK5.0之前使用的是StringBuffer进行拼接，在JDK5.0之后，StringBuilder出现，然后使用了StringBuilder来拼接
拼接的实际操作如下

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("hello ");
sb.append("world");
sb.toString(); // 类似于 new String("hello world");

字符串拼接操作，不一定是使用的是StringBuilder，如果两边都是final的字符串常量或者常量引用，仍然使用编译器优化，此时不使用StringBuilder的方式
针对final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结果的时候，能使用fianl就使用final
在使用StringBuilder和StringBuffer的时候，如果已知具体的大小，可以进行有参构造函数，创建一个指定初始大小的数组，可以避免返回扩容转移数组，耗费空间和资源

intern() 的使用

如果不是双引号声明的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

String s = new String(“爪哇贡尘拾Miraitow”).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哪个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串实例完全相同。因此，下列表达式的值必为true
- (“a”+“b”+“c”).intern() == “abc”
通俗点讲，Interned String 就是确保字符串在内存中只有一份拷贝，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）
只要字符串对象调用了 intern() 方法，那么返回值是指向字符串常量池中的数据
实例代码

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class StringInternDemo {public static void main(String[] args) {String s = new String("1");s.intern();String s2 = new String("1");System.out.println(s == s2);String s3 = new String("1") + new String("2");s3.intern();String s4 = "11";System.out.println(s3 == s4);}
}// 打印结果
// false
// false

题目
new String(“ab”) 会创建几个对象？

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class StringNewDemo {public static void main(String[] args) {String ab = new String("ab");}
}

 0 new #2 <java/lang/String>3 dup4 ldc #3 <ab>6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>9 astore_1
10 return

从上面反编译看出，创建了两个对象，一个放在堆中，一个放在了字符串常量池 ldc指令
如果之前常量池是有的，就字符串的值就直接引用到此常量
new String(“a”) + new String(“b”) 创建了几个对象

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class StringNewDemo {public static void main(String[] args) {String ab = new String("b") + new String("b");}
}

 0 new #2 <java/lang/StringBuilder>3 dup4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>>7 new #4 <java/lang/String>
10 dup
11 ldc #5 <b>
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
19 new #4 <java/lang/String>
22 dup
23 ldc #5 <b>
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
31 invokevirtual #8 <java/lang/StringBuilder.toString>
34 astore_1
35 return

创建了哪些对象
- new StringBuilder()
- new String(“a”)
- 常量池中的 “a”
- new String(“b”)
- 常量池中的 “b”
深入刨析StringBuilderd的toString()方法
- 对象 new String(“ab”)
- 注意：toString()方法的调用，在字符串常量池中没有生成 "ab"
实例代码

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class StringInternDemo {public static void main(String[] args) {String s = new String("1");// 调用此方法之前，字符串常量池已经有了 "1"s.intern();// 此时 s 指的是堆空间的地址// 此时 s2 指向的是常量池中的地址String s2 = "1";// JDK6：false// JDK7/8：falseSystem.out.println(s == s2);// 因为 new String("1") + new String("1"); 这个过程没有把"11"放在常量池// 此时 s3 的地址就是相当于 new String("11"); 字符串常量池没有"11"String s3 = new String("1") + new String("1");// 在字符串常量池生成"11"// 这个"11"如何理解// 在JDK6中就是创建了一个新的对象// 在JDK7中，调用 s3.intern(),字符串常量池中 "11"的值就是创建对象的地址s3.intern();// 使用的是上一行代码执行时，在常量池中生成的"11" 的地址String s4 = "11";// JDK6：false// JDK7/8：trueSystem.out.println(s3 == s4);}
}

反编译

 0 new #2 <java/lang/String>3 dup4 ldc #3 <1>6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>9 astore_1
10 aload_1
11 invokevirtual #5 <java/lang/String.intern>
14 pop
15 ldc #3 <1>
17 astore_2
18 getstatic #6 <java/lang/System.out>
21 aload_1
22 aload_2
23 if_acmpne 30 (+7)
26 iconst_1
27 goto 31 (+4)
30 iconst_0
31 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>
34 new #8 <java/lang/StringBuilder>
37 dup
38 invokespecial #9 <java/lang/StringBuilder.<init>>
41 new #2 <java/lang/String>
44 dup
45 ldc #3 <1>
47 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
50 invokevirtual #10 <java/lang/StringBuilder.append>
53 new #2 <java/lang/String>
56 dup
57 ldc #3 <1>
59 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
62 invokevirtual #10 <java/lang/StringBuilder.append>
65 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.toString>
68 astore_3
69 aload_3
70 invokevirtual #5 <java/lang/String.intern>
73 pop
74 ldc #12 <11>
76 astore 4
78 getstatic #6 <java/lang/System.out>
81 aload_3
82 aload 4
84 if_acmpne 91 (+7)
87 iconst_1
88 goto 92 (+4)
91 iconst_0
92 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>
95 return

练习

package cn.icanci.jvm.string;/*** @Author: icanci*/
public class StringInternDemo2 {public static void main(String[] args) {// 拓展// 执行完之后，字符串常量池不存在 "11" String s3 = new String("1") + new String("1");// 在字符串常量池生成 "11"String s4 = "11";String s5 = s3.intern();System.out.println(s3 == s4);System.out.println(s4 == s5);}
}// 打印
// false
// true

总结

jdk6中，将这个字符串对象尝试放入串池
- 如果串池中有，则不会放入，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
jdk7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，会把此对象的引用地址复制一份，放入串池，并返回串池中引用地址地址

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