簡介

本文介紹Java的String的intern方法的原理。

常量池簡介

在 JAVA 語言中有8種基本類型和一種比較特殊的類型String。這些類型為了使他們?cè)谶\(yùn)行過程中速度更快，更節(jié)省內(nèi)存，都提供了一種常量池（在方法區(qū)）的概念。常量池就類似一個(gè)JAVA系統(tǒng)級(jí)別提供的緩存。8種基本類型的常量池都是系統(tǒng)協(xié)調(diào)的，String類型的常量池比較特殊。

String的常量池的主要使用方法有兩種：

直接使用雙引號(hào)聲明出來的String對(duì)象會(huì)直接存儲(chǔ)在常量池中。

如果不是用雙引號(hào)聲明的String對(duì)象，可以使用String提供的intern方法將其放到常量池。

intern方法簡介（JDK7）

原型：public native String intern();

說明：

從字符串常量池中查詢當(dāng)前字符串是否存在（通過equals判斷）。

• 如果存在，返回常量池中的字符串引用。
• 如果不存在，把這個(gè)String對(duì)象引用存到常量池，然后返回這個(gè)String對(duì)象的引用。

返回值：都是返回String變量對(duì)應(yīng)的字符串常量池的引用。

示例

package com.example;
 
public class Demo {
    public static void main(String argv[]) {
        String s = "test";
        System.out.println(s == s.intern());
    }
}

JDK6及之前：輸出false

JDK7及之后：輸出true

原理（JDK6與JDK7）

常量池里的字符串的由來

JDK6及以前調(diào)用String.intern()

• 若常量池中有，則返回常量池中這個(gè)字符串的引用
• 若常量池中沒有，則拷貝一份對(duì)象，放到常量池（永久代）中；返回值是常量池（永久代）中對(duì)應(yīng)字符串實(shí)例的引用。

JDK7及以后調(diào)用String.intern()

• 若常量池中有，則返回常量池中這個(gè)字符串的引用
• 若常量池中沒有，則拷貝一份引用，放到常量池（堆）中；（JDK1.7將String常量池從Perm區(qū)移動(dòng)到了Java Heap區(qū)）

例程測(cè)試

例程1： 

package org.example.a;
 
public class Demo {
    public static void main(String argv[]) {
        String s1 = new String("1");
        s1.intern();
        String s2 = "1";
        System.out.println(s1 == s2);
 
        String s3 = new String("1") + new String("1");
        s3.intern();
        String s4 = "11";
        System.out.println(s3 == s4);
    }
}

結(jié)果

jdk6：false false
jdk7：false true
jdk8：false true

例程2： 

package org.example.a;
 
public class Demo {
    public static void main(String argv[]) {
        String s1 = new String("1");
        s1.intern();
        String s2 = "1";
        System.out.println(s1 == s2);
 
        String s3 = new String("1") + new String("1");
        String s4 = "11";
        s3.intern();
        System.out.println(s3 == s4);
    }
}

上述代碼第二部分有個(gè)對(duì)調(diào)。

結(jié)果

jdk6：false false
jdk7：false false
jdk8：false false

例程分析

下邊圖中：綠色線條代表 String 對(duì)象的內(nèi)容指向。 紅色線條代表地址指向。

jdk1.6

例程1與例程2的分析

如上圖所示。首先說一下 jdk6中的情況，在 jdk6中上述的所有打印都是 false 的，因?yàn)?jdk6中的常量池是放在 Perm 區(qū)中的，Perm區(qū)和正常的 JAVA Heap 區(qū)域是完全分開的。上面說過如果是使用引號(hào)聲明的字符串都是會(huì)直接在字符串常量池中生成，而 new出來的 String 對(duì)象是放在 JAVA Heap 區(qū)域。所以拿一個(gè) JAVA Heap 區(qū)域的對(duì)象地址和字符串常量池的對(duì)象地址進(jìn)行比較肯定是不相同的，即使調(diào)用String.intern方法也是沒有任何關(guān)系的。

jdk1.7

在 Jdk6 以及以前的版本中，字符串的常量池是放在堆的Perm區(qū)的，Perm區(qū)是一個(gè)類靜態(tài)的區(qū)域，主要存儲(chǔ)一些加載類的信息，常量池，方法片段等內(nèi)容，默認(rèn)大小只有4m，一旦常量池中大量使用 intern 會(huì)產(chǎn)生java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space錯(cuò)誤的。在 jdk7 的版本中，字符串常量池已經(jīng)從Perm區(qū)移到正常的Java Heap區(qū)域了。為什么要移動(dòng)，Perm 區(qū)域太小是一個(gè)主要原因，當(dāng)然據(jù)消息稱jdk8已經(jīng)直接取消了Perm區(qū)域，而新建立了一個(gè)元區(qū)域。應(yīng)該是jdk開發(fā)者認(rèn)為Perm區(qū)域已經(jīng)不適合現(xiàn)在 JAVA的發(fā)展了。字符串常量池移動(dòng)到JAVA Heap區(qū)域，現(xiàn)在解釋為什么會(huì)有上述的打印結(jié)果。

例程1的分析

1.String s1 = new String("1"); 

分析：這行代碼生成了2個(gè)對(duì)象（常量池中的“1” 和 JavaHeap 中的字符串對(duì)象）。s.intern(); 這一句是 s1 對(duì)象去常量池中尋找后發(fā)現(xiàn) “1” 已經(jīng)在常量池里了。

此時(shí)s1指向的是Java Heap中的字符串對(duì)象。

2.String s2 = "1"; 

分析：這行代碼生成一個(gè) s2的引用指向常量池中的“1”對(duì)象。 結(jié)果就是 s1 和 s2 的引用地址不同。

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

分析：這行代碼生成了2個(gè)對(duì)象（字符串常量池中的“1” 和 Java Heap中的 s3 引用指向的對(duì)象“11”（中間還有2個(gè)匿名的new String("1")我們不討論它）。
此時(shí)s3 是Java Heap中的字符串對(duì)象的引用，對(duì)象內(nèi)容是”11″，此時(shí)常量池中是沒有 “11”對(duì)象的。

4.s3.intern();

分析：這行代碼將 s3中的"11"字符串放入String 常量池中，因?yàn)榇藭r(shí)常量池中不存在"11"字符串，因此常規(guī)做法是跟 jdk6 圖中表示的那樣，在常量池中生成一個(gè)"11"的對(duì)象，關(guān)鍵點(diǎn)是 jdk7 中常量池不在Perm區(qū)域，而是在堆中了。常量池中不需再存儲(chǔ)一份對(duì)象了，可以直接存儲(chǔ)堆中的引用。這份引用指向s3引用的對(duì)象。 也就是說引用地址是相同的。

此時(shí)，s3是Java Heap中的字符串對(duì)象的引用，對(duì)象內(nèi)容是”11″，此時(shí)常量池中是有 “11”對(duì)象，它保存的就是s3引用地址。

5.String s4 = "11"; 

這行代碼”11″是顯式聲明的，因此會(huì)直接去常量池中創(chuàng)建，創(chuàng)建時(shí)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有這個(gè)對(duì)象了。

此時(shí)：s4 == 常量池的“11”對(duì)象引用 == s3引用對(duì)象的引用

例程2的分析

String s1 = new String("1");

s1.intern();

String s2 = "1";

分析：s1.intern();，這一句往后放也不會(huì)有什么影響了，因?yàn)閷?duì)象池中在執(zhí)行第一句代碼String s = new String("1");的時(shí)候已經(jīng)生成“1”對(duì)象了。下邊的s2聲明都是直接從常量池中取地址引用的。 s1 和 s2 的引用地址是不會(huì)相等的。

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

分析：這行代碼生成了2個(gè)對(duì)象（字符串常量池中的“1” 和 Java Heap中的 s3 引用指向的對(duì)象“11”（中間還有2個(gè)匿名的new String("1")我們不討論它）。

此時(shí)s3 是Java Heap中的字符串對(duì)象的引用，對(duì)象內(nèi)容是”11″，此時(shí)常量池中是沒有 “11”對(duì)象的。

String s4 = "11";

分析：聲明 s4 的時(shí)候常量池中是不存在“11”對(duì)象的，執(zhí)行完后，s4是常量池里“11“對(duì)象的引用。

s3.intern(); 

分析：此時(shí)常量池中“11”對(duì)象已經(jīng)存在了，不會(huì)有任何操作，s3仍然是堆中String對(duì)象的引用。因此 s3 != s4

應(yīng)用實(shí)例

package org.example.a;
 
import java.util.Random;
 
public class Demo {
    static final  int MAX = 1000 * 10000;
    static final String[] arr = new String[MAX];
    public static void main(String argv[]) {
        Integer[] DB_DATA = new Integer[10];
        Random random = new Random(10 * 10000);
        for(int i = 0; i < DB_DATA.length; i++){
            DB_DATA[i] = random.nextInt();
        }
 
        long t = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0; i < MAX; i++){
            //arr[i] = new String(String.valueOf(DB_DATA[i % DB_DATA.length]));
            arr[i] = new String(String.valueOf(DB_DATA[i % DB_DATA.length])).intern();
        }
 
        System.out.println((System.currentTimeMillis() -t) + "ms");
        System.gc();
    }
}

上述代碼是一個(gè)演示代碼，其中有兩條語句不一樣，一條是使用 intern，一條是未使用 intern。

運(yùn)行的參數(shù)是：-Xmx2g -Xms2g -Xmn1500M

不用intern

2160ms

使用intern

826ms

通過上述結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)不使用 intern 的代碼生成了1000w 個(gè)字符串，占用了大約640m 空間。 使用了 intern 的代碼生成了1345個(gè)字符串，占用總空間 133k 左右。其實(shí)通過觀察程序中只是用到了10個(gè)字符串，所以準(zhǔn)確計(jì)算后應(yīng)該是正好相差100w 倍。雖然例子有些極端，但確實(shí)能準(zhǔn)確反應(yīng)出 intern 使用后產(chǎn)生的巨大空間節(jié)省。

細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)使用了 intern 方法后時(shí)間上有了一些增長。這是因?yàn)槌绦蛑忻看味际怯昧?new String 后， 然后又進(jìn)行 intern 操作的耗時(shí)時(shí)間，這一點(diǎn)如果在內(nèi)存空間充足的情況下確實(shí)是無法避免的，但我們平時(shí)使用時(shí)，內(nèi)存空間肯定不是無限大的，不使用 intern占用空間導(dǎo)致 jvm 垃圾回收的時(shí)間是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這點(diǎn)時(shí)間的。 畢竟這里使用了1000w次intern 才多出來1秒鐘多的時(shí)間。

到此這篇關(guān)于詳解Java String中intern方法的原理與使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java String intern方法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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