解讀String字符串導(dǎo)致的JVM內(nèi)存泄漏問題
String類存在于java.lang包中,在程序里使用挺廣泛的,用來創(chuàng)建一個字符串對象變量,Java內(nèi)部對String類做了一些特殊的處理,例如把String類聲明成final類型,也就是說不能有子類,String類型對象一旦創(chuàng)建后就不可改變(你可能會想不是可以拼接字符串嗎,怎么不可以改變String類對象了,別急,下面慢慢看),以及一些針對JVM的優(yōu)化等,先來簡單看看String類在Java中的一些特點。
被定義為final類
在Java語言中,String類型被定義成final修飾,導(dǎo)致String類不能擁有其他子類,最主要的是出于安全方面問題,JDK中的一些核心類,包括String類,內(nèi)部實現(xiàn)都不是Java語言,而是調(diào)用了系統(tǒng)本地的API,這些API較為底層,需要和操作系統(tǒng)打交道,所以為了安全起見,String類定義為final修飾,不允許被繼承,也就不會被重寫。
不可改變
String對象的不可改變,也就是不變性,指的是String對象一旦創(chuàng)建成功后,就不能再對它進行修改,
看一個例子:
程序中進行了一次字符串拼接,都在同一個String對象str上操作,雖然如此,但是可以看到兩次輸出的hashCode是不同的,原因是String對象一旦在JVM常量池里面被創(chuàng)建,那么它的地址就不會被修改,即使我們對對象進行拼接等修改,也只是把新的字符串保存到一個新的地址中去。
所以說,所謂的String不可改變,不是指的該類型實例對象的指向不可改變,我們可以把上面程序中的str對象指向新的字符串地址,但是原來的字符串還是存在于JVM常量池中,沒有改變,不可改變指的就是這個,字符串一旦創(chuàng)建后,一直存在,不可修改,對象可以修改指向,不指向它的地址,一旦該字符串沒有任何變量指向它后,就等著GC把它回收掉。
常量池優(yōu)化
String對象不可改變的好處是多線程環(huán)境下訪問安全,性能高,因為對象不可被修改,所以多線程對它的訪問只能是讀操作,多個讀操作即使不加同步處理也不會出現(xiàn)修改數(shù)據(jù)導(dǎo)致不一致的問題,所以減少了許多不必要的同步操作,提高了性能。
可以來看一個簡單的例子:
證明在JVM內(nèi)部,當兩個String類型對象存放相同的字符串時,它們在常量池內(nèi)部的引用是一樣的:
程序中,String對象str_1和str_2它們的字符串內(nèi)容是相同的,這兩個對象在創(chuàng)建時都各自在堆中分配了自己的空間,所以輸出str_1 == str_2的結(jié)果為false。
之后我們通過String.intern()方法輸出兩者在常量池中的引用,發(fā)現(xiàn)是一樣的,也就是說,兩個不同的String對象,因為值相同,所以在常量池中引用的是同一個副本,這是一種常量池優(yōu)化,為了節(jié)省內(nèi)存空間。
String造成的內(nèi)存泄漏
內(nèi)存泄漏上一篇日志講過,指的是程序由于一些設(shè)計上的問題或者執(zhí)行過程中出錯,在申請內(nèi)存,使用完畢后沒有釋放資源,內(nèi)存堆積越來越多,最后堆空間被占用完,具體的例子就是一些已經(jīng)不再被使用的對象沒有被回收,一直常駐在內(nèi)存中。
雖然GC會幫助我們自動回收那些已經(jīng)不再被使用的對象,但是如果程序的一些邏輯設(shè)計不當,仍然會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏問題,最后導(dǎo)致內(nèi)存溢出。
舉個例子:
如果String類的substring()方法使用不恰當,也有可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏,不過這個問題隨著JDK的更新,早已被修復(fù)了,還是總結(jié)一下,當作一種設(shè)計上的前車之鑒,提醒自己日后留意類似的這種情況(例如創(chuàng)建定長數(shù)組時)。
String結(jié)構(gòu)
String.substring()方法導(dǎo)致內(nèi)存泄漏問題與String類的結(jié)構(gòu)有關(guān),String的結(jié)構(gòu)分為三部分組成,count長度,value數(shù)組和offset偏移量,假設(shè)有這么一種情況,String對象的value數(shù)組可以存儲500個字符,count長度標識有10字節(jié),那么這個String對象實際占用的空間是10個字節(jié),剩下的490個字節(jié)空間就放在那里了,它們一直沒有被使用,直到這個String對象被釋放前,它們都會常駐在內(nèi)存中。
回到String.substring()方法,它的內(nèi)部實現(xiàn)是這樣的:
public String substring(int beginIndex, int endIndex) { if(beginIndex < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex); } if(endIndex > count) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndexIndex); } if(beginIndex > endIndex) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex); } return ((beginIndex ==0) && (endIndex == count)) ? this : new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value); } String(int offset, int count, char value[]) { this.value = value; this.offset = offset; this.count = count; }
可以看到方法內(nèi)部對于一些邊界情況拋出異常信息,最后調(diào)用了String類的構(gòu)造函數(shù),從傳入的參數(shù)看,offset偏移量和count變量都發(fā)生了改變,但是value數(shù)組沒有改變,使用的還是原來舊的引用,這么做的問題是,如果舊的String字符串被回收后,這個value值沒有得到更新,而是跟著創(chuàng)建新的String對象,那么使用舊的value創(chuàng)建出來的新的String對象中多出來的原來已經(jīng)被回收了的部分內(nèi)存,就堆積在那里了,跟著新的對象常駐在內(nèi)存中,隨著字符串拼接操作,substring()方法被多次調(diào)用后,便可能會造成內(nèi)存泄漏。
總結(jié)
以上為個人經(jīng)驗,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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