关于java:Java-String-演进全解析

前言

String 是咱们应用最频繁的对象，使用不当会对内存、程序的性能造成影响，本篇文章全面介绍一下 Java 的 String 是如何演进的，以及应用 String 的注意事项。

上面的输入后果是什么？

@Test
public void testString() {
    String str1 = "abc";
    String str2 = new String("abc");
    String str3 = str2.intern();
    System.out.println(str1 == str2);
    System.out.println(str2 == str3);
    System.out.println(str1 == str3);
}

这段代码波及了 Java 字符串的内存调配、新建对象和援用等方面的常识，输入后果是：

false
false
true

String 对象的实现形式

String 对象的实现形式，在 Java 6、Java 7/8、Java 9 中都有很大的区别。上面是一张简要的比照图：

Java 6 的实现形式

String 对 char 数组进行了封装，次要有四个成员变量：

• char 数组
• 偏移量 offset
• 字符数量 count
• 哈希值 hash

String 对象能够通过 offset 和 count 在 char[] 数组中获取对应的字符串，这样做能够高效、疾速地共享数组对象，节俭内存空间，然而这种办法常常导致 内存透露。

这是因为，如果有一个十分大的字符串数组对象 a，起初有一个小的字符串援用仅援用其中很少的字符 b，那么会新建大的数组 char[]，当 a 被开释后，char[] 的援用并不能被 GC，因为 b 还在援用。

Java 7/8 的实现形式

String 类去掉了 offset 和 count，String.substring 办法也不再共享 char[]，从而解决了内存透露问题。

Java 9 的实现形式

char[] → byte[]，同时新增了 coder 属性，标识字符编码。这是因为 char 字符占 16 位（2 个字节），如果仅存储单字节编码的字符就十分节约空间。

coder 属性的作用是标识字符串是否为 Latin-1（单字节编码），0 标识是 Latin-1，1 代表是 UTF-16。

Java 11 中的 java.lang.String#substring(int, int) 办法如下：

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {int length = length();
    checkBoundsBeginEnd(beginIndex, endIndex, length);
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    if (beginIndex == 0 && endIndex == length) {return this;}
    return isLatin1() ? StringLatin1.newString(value, beginIndex, subLen)
                        : StringUTF16.newString(value, beginIndex, subLen);
}

String 在 JVM 中是如何存储的？

这是一个很重要的问题，置信大部分人都不能形容分明，因为 JVM 的实现改了很多版……

在 JDK 1.7 之前，运行时常量池逻辑蕴含 字符串常量池 ，都存在办法区中，办法区在 HotSpot 虚拟机的实现为 永恒代。

在 JDK 1.7 中，字符串常量池 → 堆，运行时常量池依然在办法区中。

在 JDK 1.8 中，HotSpot 移除了永恒代，应用元空间（Metaspace）代替。这时候 字符串常量池 在堆中，运行时常量池在元空间（Metaspace）。

永恒代 VS 元空间（Metaspace）

元空间的实质和永恒代相似，都是对 JVM 标准中 办法区的实现 。不过元空间与永恒代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是应用 本地内存。

一句话总结

在新版 JDK 实现（毕竟 Java 8 都曾经是老古董，Java 15 都公布了）中，字符串常量池是在堆中。

应用 String.intern 节俭内存

尽管我还没有在我的项目中理论利用过，不过这个函数应该还挺有用的，可能复用 Java 中的字符串常量。文章结尾的代码中，System.out.println(str1 == str3); 返回 true，就是因为 java.lang.String#intern 办法检测到字符串常量池有这个对象时，可能间接复用字符串常量池的对象，不会额定创立字符串常量。

String str1 = "abc";
String str2 = new String("abc");

留神下面的代码中，new String("abc") 外面的字符串 abc 与 str1 的 abc 不同，是在字符串常量池新创建的 abc。

String.intern 的代码正文如下。

/**
    * Returns a canonical representation for the string object.
    * <p>
    * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
    * class {@code String}.
    * <p>
    * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
    * string equal to this {@code String} object as determined by
    * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
    * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
    * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
    * <p>
    * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
    * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
    * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
    * <p>
    * All literal strings and string-valued constant expressions are
    * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
    * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>.
    *
    * @return  a string that has the same contents as this string, but is
    *          guaranteed to be from a pool of unique strings.
    * @jls 3.10.5 String Literals
    */
public native String intern();

公众号

coding 笔记、点滴记录，当前的文章也会同步到公众号（Coding Insight）中，心愿大家关注 ^_^

代码和思维导图在 GitHub 我的项目中，欢送大家 star！