Java中的字符串常量池

Java中字符串對(duì)象創(chuàng)建有兩種形式，一種為字面量形式，如String str = "droid";，另一種就是使用new這種標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)造對(duì)象的方法，如String str = new String("droid");，這兩種方式我們?cè)诖a編寫(xiě)時(shí)都經(jīng)常使用，尤其是字面量的方式。然而這兩種實(shí)現(xiàn)其實(shí)存在著一些性能和內(nèi)存占用的差別。這一切都是源于JVM為了減少字符串對(duì)象的重復(fù)創(chuàng)建，其維護(hù)了一個(gè)特殊的內(nèi)存，這段內(nèi)存被成為字符串常量池或者字符串字面量池。

工作原理

當(dāng)代碼中出現(xiàn)字面量形式創(chuàng)建字符串對(duì)象時(shí)，JVM首先會(huì)對(duì)這個(gè)字面量進(jìn)行檢查，如果字符串常量池中存在相同內(nèi)容的字符串對(duì)象的引用，則將這個(gè)引用返回，否則新的字符串對(duì)象被創(chuàng)建，然后將這個(gè)引用放入字符串常量池，并返回該引用。

舉例說(shuō)明

字面量創(chuàng)建形式

String str1 = "droid";

JVM檢測(cè)這個(gè)字面量，這里我們認(rèn)為沒(méi)有內(nèi)容為droid的對(duì)象存在。JVM通過(guò)字符串常量池查找不到內(nèi)容為droid的字符串對(duì)象存在，那么會(huì)創(chuàng)建這個(gè)字符串對(duì)象，然后將剛創(chuàng)建的對(duì)象的引用放入到字符串常量池中,并且將引用返回給變量str1。

如果接下來(lái)有這樣一段代碼

String str2 = "droid";

同樣JVM還是要檢測(cè)這個(gè)字面量，JVM通過(guò)查找字符串常量池，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容為”droid”字符串對(duì)象存在，于是將已經(jīng)存在的字符串對(duì)象的引用返回給變量str2。注意這里不會(huì)重新創(chuàng)建新的字符串對(duì)象。

驗(yàn)證是否為str1和str2是否指向同一對(duì)象，我們可以通過(guò)這段代碼

System.out.println(str1 == str2);

結(jié)果為true。

使用new創(chuàng)建

String str3 = new String("droid");

當(dāng)我們使用了new來(lái)構(gòu)造字符串對(duì)象的時(shí)候，不管字符串常量池中有沒(méi)有相同內(nèi)容的對(duì)象的引用，新的字符串對(duì)象都會(huì)創(chuàng)建。因此我們使用下面代碼測(cè)試一下，

String str3 = new String("droid");
System.out.println(str1 == str3);

結(jié)果如我們所想，為false，表明這兩個(gè)變量指向的為不同的對(duì)象。

intern

對(duì)于上面使用new創(chuàng)建的字符串對(duì)象，如果想將這個(gè)對(duì)象的引用加入到字符串常量池，可以使用intern方法。

調(diào)用intern后，首先檢查字符串常量池中是否有該對(duì)象的引用，如果存在，則將這個(gè)引用返回給變量，否則將引用加入并返回給變量。

String str4 = str3.intern();
System.out.println(str4 == str1);

輸出的結(jié)果為true。

疑難問(wèn)題

前提條件？

字符串常量池實(shí)現(xiàn)的前提條件就是Java中String對(duì)象是不可變的，這樣可以安全保證多個(gè)變量共享同一個(gè)對(duì)象。如果Java中的String對(duì)象可變的話，一個(gè)引用操作改變了對(duì)象的值，那么其他的變量也會(huì)受到影響，顯然這樣是不合理的。

引用 or 對(duì)象

字符串常量池中存放的時(shí)引用還是對(duì)象，這個(gè)問(wèn)題是最常見(jiàn)的。字符串常量池存放的是對(duì)象引用，不是對(duì)象。在Java中，對(duì)象都創(chuàng)建在堆內(nèi)存中。

更新驗(yàn)證，收到的很多評(píng)論也在討論這個(gè)問(wèn)題，我簡(jiǎn)單的進(jìn)行了驗(yàn)證。 驗(yàn)證環(huán)境

22:18:54-androidyue~/Videos$ cat /etc/os-release
NAME=Fedora
VERSION="17 (Beefy Miracle)"
ID=fedora
VERSION_ID=17
PRETTY_NAME="Fedora 17 (Beefy Miracle)"
ANSI_COLOR="0;34"
CPE_NAME="cpe:/o:fedoraproject:fedora:17"

22:19:04-androidyue~/Videos$ java -version
java version "1.7.0_25"
OpenJDK Runtime Environment (fedora-2.3.12.1.fc17-x86_64)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 23.7-b01, mixed mode)

驗(yàn)證思路：以下的Java程序讀取一個(gè)大小為82M的視頻文件，以字符串形式進(jìn)行intern操作。

22:01:17-androidyue~/Videos$ ll -lh | grep why_to_learn.mp4
-rw-rw-r--. 1 androidyue androidyue 82M Oct 20 2013 why_to_learn.mp4

驗(yàn)證代碼

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;


public class TestMain {
 private static String fileContent;
 public static void main(String[] args) {
   fileContent = readFileToString(args[0]);
   if (null != fileContent) {
     fileContent = fileContent.intern();
     System.out.println("Not Null");
   }
 }
 
 
 private static String readFileToString(String file) {
   BufferedReader reader = null;
   try {
     reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
     StringBuffer buff = new StringBuffer();
     String line;
     while ((line = reader.readLine()) != null) {
       buff.append(line);
     }
     return buff.toString();
   } catch (FileNotFoundException e) {
     e.printStackTrace();
   } catch (IOException e) {
     e.printStackTrace();
   } finally {
     if (null != reader) {
       try {
         reader.close();
       } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
       }
     }
   }
   return null;
 }
}

由于字符串常量池存在于堆內(nèi)存中的永久代，適用于Java8之前。我們通過(guò)設(shè)置永久代一個(gè)很小的值來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。如果字符串對(duì)象存在字符串常量池中，那么必然拋出java.lang.OutOfMemoryError permgen space錯(cuò)誤。

java -XX:PermSize=6m TestMain ~/Videos/why_to_learn.mp4

運(yùn)行證明程序沒(méi)有拋出OOM，其實(shí)這個(gè)不能很好的證明存儲(chǔ)的是對(duì)象還是引用。

但是這個(gè)至少證明了字符串的實(shí)際內(nèi)容對(duì)象char[]不存放在字符串常量池中。既然這樣的話，其實(shí)字符串常量池存儲(chǔ)字符串對(duì)象還是字符串對(duì)象的引用反而不是那么重要。但個(gè)人還是傾向于存儲(chǔ)的為引用。

優(yōu)缺點(diǎn)

字符串常量池的好處就是減少相同內(nèi)容字符串的創(chuàng)建，節(jié)省內(nèi)存空間。

如果硬要說(shuō)弊端的話，就是犧牲了CPU計(jì)算時(shí)間來(lái)?yè)Q空間。CPU計(jì)算時(shí)間主要用于在字符串常量池中查找是否有內(nèi)容相同對(duì)象的引用。不過(guò)其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)為HashTable，所以計(jì)算成本較低。

GC回收？

因?yàn)樽址Ａ砍刂谐钟辛斯蚕淼淖址畬?duì)象的引用，這就是說(shuō)是不是會(huì)導(dǎo)致這些對(duì)象無(wú)法回收？

首先問(wèn)題中共享的對(duì)象一般情況下都比較小。據(jù)我查證了解，在早期的版本中確實(shí)存在這樣的問(wèn)題，但是隨著弱引用的引入，目前這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該沒(méi)有了。

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，可以具體了解這片文章interned Strings : Java Glossary

intern使用？

關(guān)于使用intern的前提就是你清楚自己確實(shí)需要使用。比如，我們這里有一份上百萬(wàn)的記錄，其中記錄的某個(gè)值多次為美國(guó)加利福尼亞州，我們不想創(chuàng)建上百萬(wàn)條這樣的字符串對(duì)象，我們可以使用intern只在內(nèi)存中保留一份即可。關(guān)于intern更深入的了解請(qǐng)參考深入解析String#intern。

總有例外？

你知道下面的代碼，會(huì)創(chuàng)建幾個(gè)字符串對(duì)象，在字符串常量池中保存幾個(gè)引用么？

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

答案是只創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象，在常量池中也只保存一個(gè)引用。我們使用javap反編譯看一下即可得知。

17:02 $ javap -c TestInternedPoolGC
Compiled from "TestInternedPoolGC.java"
public class TestInternedPoolGC extends java.lang.Object{
public TestInternedPoolGC();
 Code:
  0: aload_0
  1: invokespecial  #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V
  4: return

public static void main(java.lang.String[])  throws java.lang.Exception;
 Code:
  0: ldc #2; //String abc
  2: astore_1
  3: return

看到了么，實(shí)際上在編譯期間，已經(jīng)將這三個(gè)字面量合成了一個(gè)。這樣做實(shí)際上是一種優(yōu)化，避免了創(chuàng)建多余的字符串對(duì)象，也沒(méi)有發(fā)生字符串拼接問(wèn)題。關(guān)于字符串拼接，可以查看Java細(xì)節(jié)：字符串的拼接。

以上就是對(duì)Java 中字符串常量池的資料整理，后續(xù)繼續(xù)補(bǔ)充相關(guān)資料，謝謝大家對(duì)本站的支持！

最新評(píng)論