第十三章StringTable

2024-03-10 11:12
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本文主要是介绍第十三章StringTable,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

第十三章StringTable

文章目录

  • 第十三章StringTable
    • 1. String的基本特性
    • 2. String的内存分配
    • 3. 字符串的拼接操作
      • 体会执行效率:
    • 4. intern()的使用
      • 问题1
        • new String("ab")会创建几个对象?看字节码,就知道是两个?
      • 问题2
        • new String("a") + new String("b")呢?
      • 题目1
        • **分析:**
    • 5. G1中的String去重操作

1. String的基本特性

  • string:字符串,使用一对""引起来表示。

  • 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[]

  • string:代表不可变的字符序列。简称: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。

 @Test
public void test1() {String s1 = "abc";//字面量定义的方式,"abc"存储在字符串常量池中String s2 = "abc";s1 = "hello";System.out.println(s1 == s2);//判断地址:true  --> falseSystem.out.println(s1);//System.out.println(s2);//abc}@Test
public void test2() {String s1 = "abc";String s2 = "abc";s2 += "def";System.out.println(s2);//abcdefSystem.out.println(s1);//abc
}@Test
public void test3() {String s1 = "abc";String s2 = s1.replace('a', 'm');System.out.println(s1);//abcSystem.out.println(s2);//mbc
}

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(注意不代表字符串只能存1009个,相同的哈希值,会以链表的形式再某个长度存储)。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stringTable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
  • JDK8开始,设置StringTable的长度的化,1009是可设置的最小值。

2. 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。这个后面重点谈
  • Java 6及以前,字符串常量池存放在永久代。

  • Java 7 中oracie 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。

    • 所有的字符串都保存在堆(Heap)中,和其他普通对象一样,这样可以让你在进行调优应用时仅需要调整堆大小就可以了
    • 字符串常量池概念原本使用得比较多,但是这个改动使得我们有足够的理由让我们重新考虑在Java 7中使用string.intern()。
  • Java8元空间 字符串常量在堆

3. 字符串的拼接操作

  1. 常量与常量的拼接结果在常量池,原理是编译期优化
public void test1(){String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化:等同于"abc"String s2 = "abc"; //"abc"一定是放在字符串常量池中,将此地址赋给s2/** 最终.java编译成.class,再执行.class* String s1 = "abc";* String s2 = "abc"*/System.out.println(s1 == s2); //trueSystem.out.println(s1.equals(s2)); //true
}
  1. 常量池中不会存在相同内容的常量
  2. 只要其中有一个是变量结果就在堆中(堆中包含一个常量池空间,此堆指的是非常量池空间)。变量拼接的原理是stringBuilder
public void test3(){String s1 = "a";String s2 = "b";String s3 = "ab";/*如下的s1 + s2 的执行细节:(变量s是我临时定义的)① StringBuilder s = new StringBuilder();② s.append("a")③ s.append("b")④ s.toString()  --> 约等于 new String("ab")补充:在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer*/String s4 = s1 + s2;//System.out.println(s3 == s4);//false
}
  1. 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 void test2(){String s1 = "javaEE";String s2 = "hadoop";String s3 = "javaEEhadoop";String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化//如果拼接符号的前后出现了变量,则相当于在堆空间中new String(),具体的内容为拼接的结果:javaEEhadoopString s5 = s1 + "hadoop";String s6 = "javaEE" + s2;String s7 = s1 + s2;System.out.println(s3 == s4);//trueSystem.out.println(s3 == s5);//falseSystem.out.println(s3 == s6);//falseSystem.out.println(s3 == s7);//falseSystem.out.println(s5 == s6);//falseSystem.out.println(s5 == s7);//falseSystem.out.println(s6 == s7);//false//intern():判断字符串常量池中是否存在javaEEhadoop值,如果存在,则返回常量池中javaEEhadoop的地址;//如果字符串常量池中不存在javaEEhadoop,则在常量池中加载一份javaEEhadoop,并返回次对象的地址。String s8 = s6.intern();System.out.println(s3 == s8);//true
}
  • 字符串拼接操作不一定使用的是StringBuilder!
    如果拼接符号左右两边都是字符串常量常量引用,则仍然使用编译期优化,即非StringBuilder的方式。
  • 针对于final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结构时,能使用上final的时候建议使用上。
public void test4(){final String s1 = "a";final String s2 = "b";String s3 = "ab";String s4 = s1 + s2;System.out.println(s3 == s4);//true
}
public void test5(){String s1 = "javaEEhadoop";String s2 = "javaEE";String s3 = s2 + "hadoop";System.out.println(s1 == s3);//falsefinal String s4 = "javaEE";//s4:常量String s5 = s4 + "hadoop";System.out.println(s1 == s5);//true}

体会执行效率:

通过StringBuilder的append()的方式添加字符串的效率要远高于使用String的字符串变量拼接方式

详情:① StringBuilder的append()的方式:自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象
使用String的字符串变量的拼接方式:创建过多个StringBuilder和String的对象
② 使用String的字符串拼接方式:内存中由于创建了较多的StringBuilder和String的对象,内存占用更大;如果进行GC,需要花费额外的时间。

改进的空间:在实际开发中,如果基本确定要前前后后添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的情况下,建议使用构造器实例化:
StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel);//new char[highLevel]

    public void test6(){long start = System.currentTimeMillis();//        method1(100000);//4014method2(100000);//7long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("花费的时间为:" + (end - start));}public void method1(int highLevel){String src = "";for(int i = 0;i < highLevel;i++){src = src + "a";//每次循环都会创建一个S tringBuilder、String}
//        System.out.println(src);}public void method2(int highLevel){//只需要创建一个StringBuilderStringBuilder src = new StringBuilder();for (int i = 0; i < highLevel; i++) {src.append("a");}
//        System.out.println(src);}

4. intern()的使用

  • 返回字符串对象的规范表示。

  • 字符串类私下维护一个字符串池,该池最初为空。

  • 调用 intern 方法时,如果根据 equals(Object) 方法的判断,字符串池中已包含一个与此字符串对象相等的字符串,则返回字符串池中的字符串。否则,该 String 对象将被添加到池中,并返回对该 String 对象的引用。

  • 因此,对于任意两个字符串 s 和 t,当且仅当 s.equals(t) 为真时,s.intern() == t.intern() 为真。

  • 所有字面字符串和字符串值常量表达式都会被置换。Java™ 语言规范》第 3.10.5 节定义了字符串字面量。

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。

  • 比如:string myInfo = new String (“T love atguigu”) .intern() ; 还是返回的是字符串常量池中的地址

也就是说,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:
( “a” +“b” + “c” ).intern () == “abc”
通俗点讲,Interned string就是确保字符串在内存里只有一份拷贝,这样可以节约内存空间,加快字符串操作任务的执行速度。注意,这个值会被存放在字符串内部池(string Intern Pool)。

问题1

new String(“ab”)会创建几个对象?看字节码,就知道是两个?

一个对象是:字符串常量池中的对象(新建了一个"ab"),字节码指令:ldc(不管常量池中是否已经有了"ab",反正ldc还是会执行

另一个对象是:new关键字在堆空间创建的对象,指向常量池中的"ab"

String str = new String("ab");

问题2

new String(“a”) + new String(“b”)呢?
  对象1new StringBuilder()对象2new String("a")对象3: 常量池中的"a"对象4new String("b")对象5: 常量池中的"b"深入剖析: StringBuildertoString():对象6new String("ab")强调一下,toString()的调用,在字符串常量池中,没有生成"ab"

题目1

String s = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2);//String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);//

在JDK6中 输出为false false

在JDK7、8中 输出false true

分析:
  • 首先先看第一个输出部分,在JDK6或JDK7,由于s是存放在堆中s2是存放在永久代中。所以s就不等于s2。、

  • 再看第二个输出,首先s3先记录了一个new String(“11”)对象的地址,但由问题2的分析可知,此时字符串常量池中并没有常量"11"。再看s4 = ‘‘11’’,则s4指向堆中的字符串常量池中’‘11’'字符串。按道理来说应该也是false,为什么JDK7以上就是true呢?原因就出现在intern();

    • 在JDK6中,str.intern()函数在字符串常量池中创建了一个新对象“11”,也就是新的地址。

    • 在JDK7中,str.intern()函数会在字符串常量池中创建一个新的引用这个引用指向str指向的对象

      • 比如s3.intern(),则在堆中的字符串常量池就有一个新的引用,该引用指向s3在堆中指向的new String(“11”)对象。当s4 = '‘11’'时,很容易知道s4的“11”是指向字符串常量池中的“11”,而由于字符串常量池中只保存了指向堆中“11”的引用,所以s4实际上也是指向堆中的“11”对象。所以s4==s3。

      • 如果把s3.intern();换成
        "11".intern();
        s3.intern();
        

        则JDK7中也输出false,因为str.intern()中的str本就是字符串常量池中的,所以"11".intern();也就是在字符串常量池中建立了新对象"11"。s3.intern();也就是返回常量池中”11“对象的地址。因为实验证明其返回值==s4。

      • 如果把s3.intern();换成
        s3.intern();
        "11".intern();
        

        则仍然是先在字符串常量池中建立一个指向s3的引用,后面只要常量池中的”11“的引用,都是指向s3的。所以"11".intern()的返回值也是==s3。

      • 也就是说,在JKD7及以上版本,对于str.intern()函数来说,如果字符串常量池中没有str字符,则直接在字符串常量池中建立一个指向Str堆中对象的引用,以后只要是指向常量池中相同字符串的引用,也都是指向堆中str的,地址相同。

      • 如果字符串常量池中有了str字符,则返回值就是指向字符串常量池中的相同字符,而不是指向队中的str。

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

使用intern()测试执行效率:空间使用上

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();}System.out.println(arr[0] == arr[data.length]);long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("花费的时间为:" + (end - start));try {Thread.sleep(1000000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.gc();}
}

使用 arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));结果如下

在这里插入图片描述

使用arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();结果如下

在这里插入图片描述

不难看出,加了intern()后,占用的内存空间变小了,创建的对象也变少了,运行时间也变短了。

结论:对于程序中大量存在的字符串,尤其其中存在很多重复字符串时,使用intern()可以节省内存空间。

大的网站平台,需要内存中存储大量的字符串。比如社交网站,很多人都存储:北京市、海淀区等信息。这时候如果字符串都调用intern ()方法,就会明显降低内存的大小。

5. G1中的String去重操作

  • 背景:对许多Java应用(有大的也有小的)做的测试得出以下结果:I

    • 堆存活数据集合里面string对象占了25%
    • 堆存活数据集合里面重复的string对象有13.5%
    • string对象的平均长度是45
  • 许多大规模的Java应用的瓶颈在于内存,测试表明,在这些类型的应用里面,Java堆中存活的数据集合差不多25%是string对象。更进一步,这里面差不多一半string对象是重复的,重复的意思是说:string1.equals(string2)=true。 堆上存在重复的string对象必然是一种内存的浪费。这个项目将在c1垃圾收集器中实现自动持续对重复的string对象进行去重,这样就能避免浪费内存。

  • 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hashtable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。
  • 命令行选项

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

这篇关于第十三章StringTable的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/794051

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