jvm(6)--string

String的基本特性

String：字符串，使用一对 ”” 引起来表示
- String s1 = “mogublog” ; // 字面量的定义方式
- String s2 = new String(“moxi”);
string声明为final的，不可被继承
String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。实现了Comparable接口：表示string可以比较大小
string在jdk8及以前内部定义了final char[] value用于存储字符串数据。JDK9时改为byte[]

为什么JDK9改变了结构

String类的当前实现将字符存储在char数组中，每个字符使用两个字节(16位)。从许多不同的应用程序收集的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分，而且，大多数字符串对象只包含拉丁字符。这些字符只需要一个字节的存储空间，因此这些字符串对象的内部char数组中有一半的空间将不会使用。
String再也不用char[] 来存储了，改成了byte [] 加上编码标记，节约了一些空间

同时基于String的数据结构，例如StringBuffer和StringBuilder也同样做了修改

String的不可变性

当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
当调用string的replace（）方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。

/**
 * String的不可变性
 */
public class StringTest1 {

    public static void test1() {
        // 字面量定义的方式，“abc”存储在字符串常量池中
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        System.out.println(s1 == s2);//true
        s1 = "hello";
        System.out.println(s1 == s2);//false
        System.out.println(s1);//hello
        System.out.println(s2);//abc
    }

    public static void test2() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        // 只要进行了修改，就会重新创建一个对象，这就是不可变性
        s2 += "def";
        System.out.println(s1);//abc
        System.out.println(s2);//abcdef
    }

    public static void test3() {
        String s1 = "abc";
        String s2 = s1.replace('a', 'm');
        System.out.println(s1);//abc
        System.out.println(s2);//mbc
    }
}


public class StringExer {
    String str = new String("good");
    char [] ch = {'t','e','s','t'};

    public void change(String str, char ch []) {
        str = "test ok";
        ch[0] = 'b';
    }

    public static void main(String[] args) {
        StringExer ex = new StringExer();
        ex.change(ex.str, ex.ch);
        System.out.println(ex.str);
        System.out.println(ex.ch);
        //good
        //best
    }
}

字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的

String的string Pool是一个固定大小的Hashtable，默认值大小长度是1009。如果放进string Pool的string非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用string.intern时性能会大幅下降。

使用-XX:StringTablesize可设置stringTab1e的长度

在jdk6中stringTable是固定的，就是1009的长度，所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快。stringTablesize设置没有要求

在jdk7中，stringTable的长度默认值是60013，

在JDK8中，StringTable可以设置的最小值为1009

data.intern() 如果字符串常量池中没有对应data的字符串，则在常量池中生成

String的内存分配

在Java语言中有8种基本数据类型和一种比较特殊的类型string。这些类型为了使它们在运行过程中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念。

常量池就类似一个Java系统级别提供的缓存。8种基本数据类型的常量池都是系统协调的，string类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种。

直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。

比如：string info=“atguigu.com”；
如果不是用双引号声明的string对象，可以使用string提供的intern（）方法。

Java 6及以前，字符串常量池存放在永久代

Java 7中 oracle的工程师对字符串池的逻辑做了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到Java堆内

Java8元空间，字符串常量在堆

为什么StringTable从永久代调整到堆中

永久代的默认比较小
永久代垃圾回收频率低

String的基本操作

Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量，应该包含同样的Unicode字符序列（包含同一份码点序列的常量），并且必须是指向同一个String类实例。

字符串拼接操作

常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
常量池中不会存在相同内容的变量
只要其中有一个是变量，结果就在堆中。变量拼接的原理是StringBuilder
如果拼接的结果调用intern()方法，则主动将常量池中还没有的字符串对象放入池中，并返回此对象地址

   public static void test1() {
       String s1 = "a" + "b" + "c";  // 得到 abc的常量池,编译期优化
       String s2 = "abc"; // abc存放在常量池，直接将常量池的地址返回
       /**
        * 最终java编译成.class，再执行.class
        */
       System.out.println(s1 == s2); // true，因为存放在字符串常量池
       System.out.println(s1.equals(s2)); // true
   }

public static void test2() {
       String s1 = "javaEE";
       String s2 = "hadoop";
       String s3 = "javaEEhadoop";
       String s4 = "javaEE" + "hadoop";    
       String s5 = s1 + "hadoop";
       String s6 = "javaEE" + s2;
       String s7 = s1 + s2;
	
       System.out.println(s3 == s4); // true
       System.out.println(s3 == s5); // false
       System.out.println(s3 == s6); // false
       System.out.println(s3 == s7); // false
       System.out.println(s5 == s6); // false
       System.out.println(s5 == s7); // false
       System.out.println(s6 == s7); // false
	//只要有变量，就在堆空间中new一个String
       String s8 = s6.intern();
       //判断字符串常量池中是否存在，存在返回地址，不存在就创建
       System.out.println(s3 == s8); // true
   }

底层原理

拼接操作的底层其实使用了StringBuilder

s1+s2执行细节

new StringBuilder
s.append(“a”)
s.append(“b”)
s.toString() 类似于new String

在JDK5之后，使用的是StringBuilder，在JDK5之前使用的是StringBuffer

注意，我们左右两边如果是变量的话，就是需要new StringBuilder进行拼接

但是如果使用的是final修饰，则是从常量池中获取。所以说拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用则仍然使用编译器优化，即费StringBuilder的方式。也就是说被final修饰的变量，将会变成常量，类和方法将不能被继承、

在开发中，能够使用final的时候，建议使用上

public static void test4() {
    final String s1 = "a";//被final修饰的变量拜年成了常量
    final String s2 = "b";
    String s3 = "ab";
    String s4 = s1 + s2;//从常量池中取出常量s1和s2，所以他不是变量，也就不会采用new StringBuilder方式拼接
    System.out.println(s3 == s4); //true
}

拼接操作和append性能对比

public static void method1(int highLevel) {
    String src = "";
    for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
        src += "a"; // 每次循环都会创建一个StringBuilder对象 String对象
    }
}

public static void method2(int highLevel) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
        sb.append("a");
    }
}

方法1耗费的时间：4005ms，方法2消耗时间：7m

结论：

通过StringBuilder的append()方式添加字符串的效率，要远远高于String的字符串拼接方法

好处

StringBuilder的append的方式，自始至终只创建一个StringBuilder的对象

对于字符串拼接的方式，还需要创建很多StringBuilder对象和调用toString时候创建的String对象
内存中由于创建了较多的StringBuilder和String对象，内存占用过大，如果进行GC那么将会耗费更多的时间

改进的空间

我们使用的是StringBuilder的空参构造器，默认的字符串容量是16，然后将原来的字符串拷贝到新的字符串中，我们也可以默认初始化更大的长度，减少扩容的次数
因此在实际开发中，我们能够确定，前前后后需要添加的字符串不高于某个限定值，那么建议使用构造器创建一个阈值的长度

String	StringBuffer	StringBuilder
String的值是不可变的，这就导致每次对String的操作都会生成新的String对象，不仅效率低下，而且浪费大量优先的内存空间	StringBuffer是可变类，和线程安全的字符串操作类，任何对它指向的字符串的操作都不会产生新的对象。每个StringBuffer对象都有一定的缓冲区容量，当字符串大小没有超过容量时，不会分配新的容量，当字符串大小超过容量时，会自动增加容量	可变类，速度更快
不可变	可变	可变
	线程安全	线程不安全
	多线程操作字符串	单线程操作字符串

intern()的使用

intern是一个native方法，调用的是底层C的方法

字符串池最初是空的，由String类私有地维护。在调用intern方法时，如果池中已经包含了由equals(object)方法确定的与该字符串对象相等的字符串，则返回池中的字符串。否则，该字符串对象将被添加到池中，并返回对该字符串对象的引用。

如果不是用双引号声明的string对象，可以使用string提供的intern方法：intern方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中。

1	String myInfo = new string("I love atguigu").intern();

如果在任意字符串上调用string.intern方法，那么其返回结果所指向的那个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串实例完全相同。因此，下列表达式的值必定是true

1	（"a"+"b"+"c"）.intern（）=="abc"

//如何保证s指向字符串常量池
方式一 :	String s = " afsadf"
方式二 :	String s = new String().intern;
		  String s = new StringBuilder("gfgs").toString().intern();

面试题

new String(“ab”)会创建几个对象

public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = new String("ab");
    }
}

这里面就是两个对象

一个对象是：new关键字在堆空间中创建
另一个对象：字符串常量池中的对象

证明字节码

 0 new #2 <java/lang/String>
 3 dup
 4 ldc #3 <ab>
 6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>>
 9 astore_1
10 return

new String(“a”) + new String(“b”) 会创建几个对象

public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = new String("a") + new String("b");
    }
}

我们创建了6个对象

对象1：new StringBuilder()
对象2：new String(“a”)
对象3：常量池的 a
对象4：new String(“b”)
对象5：常量池的 b
对象6：toString中会创建一个 new String(“ab”)
调用toString方法，不会在常量池中生成ab

 0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
 3 dup
 4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>>
 7 new #4 <java/lang/String>
10 dup
11 ldc #5 <a>
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
19 new #4 <java/lang/String>
22 dup
23 ldc #8 <b>
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>
31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>
34 astore_1
35 return

intern的使用：JDK6和JDK7

JDK6中

String s = new String("1");  // 在常量池中已经有了 造了两个对象，一个是因为new在堆空间 另一个在字符串常量池1
s.intern(); // 将该对象放入到常量池。但是调用此方法没有太多的区别，因为已经存在了1
			//不会改变s的引用
String s2 = "1";//这个就是第一行new的时候再堆中的地址，而s是在常量池中的地址，显然不是同一个地址
System.out.println(s == s2); // false//如果第二行中改为s=s.inter();这里就是true了

String s3 = new String("1") + new String("1");//表示new String("11")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s3
//执行完上一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？不存在！
s3.intern();//在字符串常量池中生成"11" jdk6中：创建了一个新的对象"11"，也就有了新的地址
String s4 = "11";//在上一行执行时，在常量池中生成的"11"的地址赋给了s4
System.out.println(s3 == s4); // false s3是堆区内存空间的地址，s4是常量池中"11"的地址，所以为false

false
false

为什么对象会不一样呢？

一个是new创建的对象，一个是常量池中的对象，显然不是同一个

s=s.intern() 就是true

JDK7/8中

String s = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2); // false

String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();//和jdk6不一样的就在这里，jdk7/8中，并不会创建一个新的对象"11"而是指向上一行中new String("11")的地址
String s4 = "11";//s4指向的是上一行中常量池中的对象"11" 但是他也是指向堆空间new String("11")的地址，所以两者一致
System.out.println(s3 == s4); // true

false
true

s3.intern();//和jdk6不一样的就在这里，jdk7/8中，并不会创建一个新的对象”11”而是指向上一行中new String(“11”)的地址

在JDK7中，在JDK7中，并没有创新一个新对象，而是指向常量池中的新对象

扩展

String s3 = new String("1") + new String("1");//表示new String("11")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s3
String s4 = "11";  // 在常量池中生成的字符串
String s5 = s3.intern();  // 然后s3就会从常量池中找，发现有了，就什么事情都不做

System.out.println(s3 == s4); //false
System.out.println(s5 == s4); //false

总结
总结string的intern（）的使用：

JDK1.6中，将这个字符串对象尝试放入串池。

如果串池中有，则并不会放入。返回已有的串池中的对象的地址
如果没有，会把此对象复制一份，放入串池，并返回串池中的对象地址

JDK1.7起，将这个字符串对象尝试放入串池。

如果串池中有，则并不会放入。返回已有的串池中的对象的地址
如果没有，则会把对象的引用地址复制一份，放入串池，并返回串池中的引用地址

练习1

JDK6

  String s = new String("a")+new String("b");//表示new String("ab")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s
//在上一行代码执行之后，字符串常量池中并没有"ab"
  String s2 = s.intern();//在jdk6中：在字符串常量池中创建一个字符串"ab"，并把它的地址赋值给s2
  System.out.println(s2 == "ab"); // true "ab"就是常量池中的地址，所以与s2一致
  System.out.println(s == "ab"); // false s记录的是new的地址 在堆区的地址

JDK7/8

  String s = new String("a")+new String("b");//表示new String("ab")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s
//在上一行代码执行之后，字符串常量池中并没有"ab"
  String s2 = s.intern();//在jdk8中：在字符串常量池中没有创建一个字符串"ab"，而是创建一个引用，指向new String("ab") 并返回给s2 
  System.out.println(s2 == "ab"); // true 常量池中没有"ab"，所以"ab"就是堆空间的地址，所以与s2一致
  System.out.println(s == "ab"); // true s记录的是new的地址 在堆区的地址

练习2

  String s1 = new String("a")+new String("b");//表示new String("ab")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s1
//在上一行代码执行之后，字符串常量池中并没有"ab"
  s1.intern();
//在jdk8中：在字符串常量池中没有创建一个字符串"ab"，而是创建一个引用，指向new String("ab") 并返回给s2 
//在jdk6中：会在字符串常量池中创建一个字符串"ab"
  String s2="ab";//jdk8：因为常量池中没有"ab"所以把堆区的地址给了s2 jdk6：把常量池中的"ab"的地址给了s2
  System.out.println(s1 == s2); // jdk8:true jdk6:false

 String s1 = new String("ab");//表示new String("ab")在堆区开辟了一个内存空间，并把其地址赋给了s1，并且执行完毕之后会在字符串常量池中生成"ab"
//在上一行代码执行之后，字符串常量池中已经有了"ab"
  s1.intern();//因为已经有了"ab"，所以 这步什么也没有做
  String s2="ab";//无论是jdk几，因为常量池中都有"ab"所以把常量池中的"ab"的地址给了s2
  System.out.println(s1 == s2); // jdk8:false jdk6:false

intern的空间效率测试

public class StringIntern2 {
    static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;
    static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];

    public static void main(String[] args) {
        Integer [] data = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {
            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i%data.length]));
            //arr[i] = new String(String.valueOf(data[i%data.length])).intern();
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));

        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (Exception e) {
            e.getStackTrace();
        }
    }
}

结论：对于程序中大量使用存在的字符串时，尤其存在很多已经重复的字符串时，使用intern()方法能够节省内存空间。

StringTable的垃圾回收

public class StringGCTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            String.valueOf(i).intern();
        }
    }
}

G1中的String去重操作

注意这里说的重复，指的是在堆中的数据，而不是常量池中的，因为常量池中的本身就不会重复

实现

当垃圾收集器工作的时候，会访问堆上存活的对象。对每一个访问的对象都会检查是否是候选的要去重的string对象。
如果是，把这个对象的一个引用插入到队列中等待后续的处理。一个去重的线程在后台运行，处理这个队列。处理队列的一个元素意味着从队列删除这个元素，然后尝试去重它引用的string对象。
使用一个hashtab1e来记录所有的被string对象使用的不重复的char数组。当去重的时候，会查这个hashtable，来看堆上是否已经存在一个一模一样的char数组。
如果存在，string对象会被调整引用那个数组，释放对原来的数组的引用，最终会被垃圾收集器回收掉。
如果查找失败，char数组会被插入到hashtable，这样以后的时候就可以共享这个数组了。

UsestringDeduplication（bool）：开启string去重，默认是不开启的，需要手动开启。
Printstringbeduplicationstatistics（bool）：打印详细的去重统计信息
stringpeduplicationAgeThreshold（uintx）：达到这个年龄的string对象被认为是去重的候选对象