JVM字符串常量池StringTable的具體使用
一、StringTable為什么要調(diào)整
jdk7之前,hotspot對(duì)于方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)是永久代,常量池包括字符串常量池放于永久代中;
jdk7時(shí),hotspot將字符串常量池(還有靜態(tài)變量)放在了堆中。有一點(diǎn)“去永久代”的苗頭
jdk8之后,hotspot取出永久代,取而代之的是使用本地內(nèi)存的元空間。字符串常量池還是在堆中。
為什么要將字符串常量池StringTable放在堆中?
jdk7中將StringTable放到了堆空間中,因?yàn)橛谰么幕厥招屎艿?。在fullGC的時(shí)候才觸發(fā),而fullGC是老年代空間不足,永久代不足時(shí)才觸發(fā),觸發(fā)次數(shù)較少,甚至在開發(fā)中我們要避免出現(xiàn)fullGC。這就導(dǎo)致了StringTable回收效率不高,而我們開發(fā)中會(huì)創(chuàng)建大量的字符串,回收效率低,導(dǎo)致永久代內(nèi)存不足。放到堆里,能及時(shí)回收內(nèi)存。
二、String的基本特性
jdk8及以前,內(nèi)部定義了final char[] value用于存儲(chǔ)字符串?dāng)?shù)據(jù)
JDK9時(shí)改為byte[] + 字符類型標(biāo)記,為什么做出這個(gè)改變呢?
char數(shù)組一個(gè)char占16bits(兩個(gè)字節(jié)),String是堆空間的主要部分,大部分是latin-1字符,一個(gè)字節(jié)就夠了,這樣會(huì)有一半空間浪費(fèi)。所以采用byte數(shù)組+字符串類型,如果是中文等UTF-16 的用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)。
StringBuffer,StringBuilder同樣做了修改
String為什么不可變?
因?yàn)榈讓訑?shù)組被final修飾。而且其類自身也被final修飾,這就導(dǎo)致了不能通過(guò)繼承去修改其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。保證了其不可變性。
- 當(dāng)字符串重新賦值,需要重寫指定內(nèi)存區(qū)域賦值,不能使用原有的value進(jìn)行賦值
- 當(dāng)對(duì)現(xiàn)有的字符串進(jìn)行連接操作時(shí),也需要重新指定內(nèi)存區(qū)域賦值,不能對(duì)使用原有的value進(jìn)行賦值
- 當(dāng)調(diào)用String的replace方法修改指定字符或字符串時(shí),也需要重新指定內(nèi)存區(qū)域賦值,不能使用原有的value進(jìn)行賦值。
字符串常量池中不會(huì)存儲(chǔ)相同的字符串的
String的String pool是一個(gè)固定大小的HashTable,默認(rèn)大小長(zhǎng)度是1009,如果放進(jìn)String Pool的String非常多,就會(huì)造成Hash沖突嚴(yán)重,從而導(dǎo)致鏈表會(huì)很長(zhǎng),而鏈表長(zhǎng)了,直接影響就是調(diào)用String.intern時(shí)性能會(huì)大幅下降
- -XX:StringTableSize可設(shè)置StringTable的大小
- JDK6固定1009,jdk7中StringTable默認(rèn)的長(zhǎng)度是60013,JDK8時(shí)默認(rèn)是60013,1009是可設(shè)置的最小值
三、String的內(nèi)存分配
Java語(yǔ)言中有8種基本數(shù)據(jù)類型和一種比較特殊的類型String,這些類型為了使他們?cè)龠\(yùn)行過(guò)程中速度更快,更節(jié)省內(nèi)存,都提供了一種常量池的概念
String的常量池比較特殊,主要使用方法有兩種
- 直接使用雙引號(hào),聲明出來(lái)的String對(duì)象會(huì)直接存儲(chǔ)在常量池中
- 如果不是雙引號(hào)聲明的String對(duì)象,可以使用String提供的intern()方法
jdk6及之前,字符串常量池存在永久代
jdk7中,字符串常量池調(diào)整到Java堆中,調(diào)優(yōu)時(shí)僅需調(diào)整堆大小就可以
四、字符串拼接操作
常量與常量的拼接結(jié)果在常量池,原理是編譯期優(yōu)化
只要其中有一個(gè)變量,拼接結(jié)果就在堆中(常量池以外的堆),變量的拼接原理是StringBuilder
String res = s1 + s2; // 實(shí)際上是StringBuilder s = new StringBuilder().append(s1).append(s2); // 然后調(diào)用s.toString();
如果拼接的結(jié)果調(diào)用intern方法,則主動(dòng)將常量池中還沒(méi)有的字符串對(duì)象放入池中,并返回此對(duì)象地址
字符串拼接操作不一定使用的是StringBuilder如果拼接符號(hào)左右兩邊都是字符串常量或常量引用,則仍然使用編譯期優(yōu)化,即非StringBuilder的方式
針對(duì)final修飾類,方法,基本數(shù)據(jù)類型,引用數(shù)據(jù)類型變量的結(jié)構(gòu)時(shí),能使用final盡量使用上
五、intern()方法
jdk1.6中,將這個(gè)字符串對(duì)象放入串池
- 如果串池中有,則并不會(huì)放入,返回已有串池中的對(duì)象的地址,
- 如果沒(méi)有,會(huì)把對(duì)象復(fù)制一份,放入串池,并返回串池中的對(duì)象地址
jdk1.7起,將這個(gè)字符串對(duì)象嘗試放入串池
- 如果串池中有,則并不會(huì)放入,返回已有的串池中的對(duì)象的地址
- 如果沒(méi)有,則會(huì)把對(duì)象的引用地址復(fù)制一份,放入串池,并返回串池中的引用地址
例子:
前置知識(shí)
newString("ab")會(huì)創(chuàng)建幾個(gè)對(duì)象?
2個(gè)對(duì)象,查看字節(jié)碼驗(yàn)證。一個(gè)是常量池ab,一個(gè)是new出來(lái)在堆空間。(前提是常量池沒(méi)有ab)
new String("a")+new String("b")?
- 對(duì)象1,有拼接操作就newStringBuilder
- 對(duì)象2,new一個(gè)String
- 對(duì)象3,常量池a
- 對(duì)象4,new String
- 對(duì)象5,常量池b
- 對(duì)象6,StringBuilder,toString方法會(huì)new String返回
- 注意:toString方法這里new String并不會(huì)向字符串常量池中放入"ab",不像我們平時(shí)上面一樣會(huì)放入一個(gè)“ab”在常量池中。
結(jié)果
jdk6 false false
jdk7/8 false true
分析:
jdk6的intern會(huì)復(fù)制一份"1"放入字符串常量池。但是new的時(shí)候其實(shí)已經(jīng)放入常量池了,所以這里intern沒(méi)啥用,此時(shí)s2拿到的就是常量池的那一份。而s是指向堆中new出來(lái)的String對(duì)象,所以為false
s3這里intern的時(shí)候常量池沒(méi)有“11”,所以會(huì)復(fù)制一份放入常量池,此時(shí)s4拿到的就是常量池的那一份。而s3指向堆中new出來(lái)的String對(duì)象,所以為false
jdk7/8的intern是復(fù)制引用地址放入字符串常量池,但是new的時(shí)候其實(shí)已經(jīng)放入常量池了,所以這里intern沒(méi)啥用,此時(shí)s2拿到的就是常量池的那一份。所以為false
s3這里intern的時(shí)候常量池沒(méi)有“11”,所以會(huì)復(fù)制引用放入常量池,此時(shí)s4拿到的就是常量池的那一份引用。而s3也指向堆中new出來(lái)的String對(duì)象,所以為true
六、Stringtable的垃圾回收
-XX:+PrintStringTableStatistics
七、G1中String去重操作
背景:對(duì)許多Java應(yīng)用,做的測(cè)試結(jié)果如下
- 堆存貨數(shù)據(jù)集合里面String對(duì)象占了25%
- 堆存活數(shù)據(jù)集合里面重復(fù)的String對(duì)象有13.5%
- String對(duì)象的平均長(zhǎng)度是45
許多大規(guī)模的Java應(yīng)用的瓶頸在于內(nèi)存。Java堆中存活的數(shù)據(jù)集合差不多25%是String對(duì)象,這里差不多一半的String對(duì)象是重復(fù)的, 重復(fù)是指equals方法=true,堆上重復(fù)的String對(duì)象必然是一種內(nèi)存的浪費(fèi)。G1垃圾收集器中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)持續(xù)對(duì)重復(fù)的String對(duì)象進(jìn)行去重,這樣避免浪費(fèi)。
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