字符串常量池（StringTable）

String 的基本特性

• String：字符串，使用一对 “ “ 引起来表示。

String s1 = "hello" ;   			// 字面量的定义方式
String s2 =  new String("hello");   // new 对象的方式

• String 被声明为 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 String 的结构?

官方文档：http://openjdk.java.net/jeps/254

为什么改为 byte [] 存储？

1. 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，字符串是堆的主要组成部分，而且大多数字符串对象只包含拉丁字符（Latin-1），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，产生了大量浪费；
2. 之前 String 类使用 UTF-16 的 char[] 数组存储，现在改为 byte[] 数组外加一个编码标识存储。该编码表示如果你的字符是 ISO-8859-1 或者 Latin-1 ，那么只需要一个字节存储。如果你是其它字符集，比如 UTF-8 ，仍然用两个字节存储，这样 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StringBuffe r和 StringBuilder 也同样做了修改。

// 之前
private final char value[];
// 之后
private final byte[] value

基本特性

• 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。

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。

示例代码：重新赋值

@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  --> false

       System.out.println(s1);//
       System.out.println(s2);//abc

   }

输出：

false
hello
abc

字节码指令：

• 取字符串 “abc” 时，使用的是同一个符号引用：#2
• 取字符串 “hello” 时，使用的是另一个符号引用：#3

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。

示例代码：字符串连接

@Test
   public void test2() {
       String s1 = "abc";
       String s2 = "abc";
       s2 += "def";
       System.out.println(s2);//abcdef
       System.out.println(s1);//abc
   }

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。

示例代码：调用 replace（） 方法

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

一道笔试题：

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);//输出：good
        System.out.println(ex.ch);//输出：best
    }

}

• str 的内容并没有变：“test ok” 位于字符串常量池中的另一个区域（地址），进行赋值操作并没有修改原来 str 指向的引用的内容。

String 的底层结构

字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的。

• String 的 String Pool（字符串常量池）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() 方法时性能会大幅下降。
• 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，而 StringTablesize 设置没有要求；
• 在 JDK7 中，StringTable 的长度默认值是 60013 ，StringTablesize 设置没有要求；
• 在 JDK8 中，StringTable 的长度默认值是 60013，StringTable 可以设置的最小值为1009。 JDK8 下：

  Error: Could not create the Java. Virtual Machine.
  Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.
  StringTable size of 10 is invalid; must be between 1009 and 1305843009213693951

测试不同 StringTable 长度下程序的性能，示例代码如下：

/**
 * 产生10万个长度不超过10的字符串，包含a-z,A-Z
 */
public class GenerateString {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileWriter fw =  new FileWriter("words.txt");

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            //1 - 10
           int length = (int)(Math.random() * (10 - 1 + 1) + 1);
            fw.write(getString(length) + "\n");
        }

        fw.close();
    }

    public static String getString(int length){
        String str = "";
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            //65 - 90, 97-122
            int num = (int)(Math.random() * (90 - 65 + 1) + 65) + (int)(Math.random() * 2) * 32;
            str += (char)num;
        }
        return str;
    }
}

public class StringTest2 {
    public static void main(String[] args) {

        BufferedReader br = null;
        try {
            br = new BufferedReader(new FileReader("words.txt"));
            long start = System.currentTimeMillis();
            String data;
            while((data = br.readLine()) != null){
                data.intern(); //如果字符串常量池中没有对应data的字符串的话，则在常量池中生成
            }

            long end = System.currentTimeMillis();

            System.out.println("花费的时间为：" + (end - start));//1009:143ms  100009:47ms
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(br != null){
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }
}

• -XX:StringTableSize=1009 ：程序耗时 505ms.
• -XX:StringTableSize=100009 ：程序耗时 116ms.

String 的内存分配

1. 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。

2. 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=”atqq.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 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，但是这个改动使得需要重新考虑在 Java 7 中使用String.intern()；
• Java 8 元空间，字符串常量在堆。

StringTable 为什么要调整？

官方文档:https://www.oracle.com/java/technologies/javase/jdk7-relnotes.html#jdk7changes

• 永久代的默认空间大小比较小；
• 永久代垃圾回收频率低，大量的字符串无法及时回收，容易进行 Full GC 产生 STW 或者容易产生 OOM：PermGen Space；
• 堆中空间足够大，字符串可被及时回收。

在 JDK 7 中，interned 字符串不再在 Java 堆的永久代中分配，而是在 Java 堆的主要部分（称为年轻代和年老代）中分配，与应用程序创建的其他对象一起分配。此更改将导致驻留在主 Java 堆中的数据更多，驻留在永久生成中的数据更少，因此可能需要调整堆大小。

示例代码：

/**
 * jdk6中：
 * -XX:PermSize=6m -XX:MaxPermSize=6m -Xms6m -Xmx6m
 *
 * jdk8中：
 * -XX:MetaspaceSize=6m -XX:MaxMetaspaceSize=6m -Xms6m -Xmx6m
 */
public class StringTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        //使用Set保持着常量池引用，避免full gc回收常量池行为
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        //在short可以取值的范围内足以让6MB的PermSize或heap产生OOM了。
        short i = 0;
        while(true){
            set.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

输出结果：字符串真的在堆中（JDK8）

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.HashMap.resize(HashMap.java:703)
	at java.util.HashMap.putVal(HashMap.java:662)
	at java.util.HashMap.put(HashMap.java:611)
	at java.util.HashSet.add(HashSet.java:219)
	at com.atguigu.java.StringTest3.main(StringTest3.java:22)

Process finished with exit code 1

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。

示例1：

public class StringTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println();//2293
        System.out.println("1");//2294
        System.out.println("2");
        System.out.println("3");
        System.out.println("4");
        System.out.println("5");
        System.out.println("6");
        System.out.println("7");
        System.out.println("8");
        System.out.println("9");
        System.out.println("10");//2303
        //如下的字符串"1" 到 "10"不会再次加载
        System.out.println("1");//2304
        System.out.println("2");//2304
        System.out.println("3");
        System.out.println("4");
        System.out.println("5");
        System.out.println("6");
        System.out.println("7");
        System.out.println("8");
        System.out.println("9");
        System.out.println("10");//2304
    }
}

结论：加依次载完字符串”1”到”10” ，后面的字符串”1” 到 “10”不会再次加载。

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；
• 拼接前后，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，根据该字符串是否在常量池中存在，分为：

          -      如果存在，则返回字符串在常量池中的地址；
    - 如果字符串常量池中不存在该字符串，则在常量池中创建一份，并返回此对象的地址。
  

1. 常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化。

示例代码：

@Test
    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); //true
        System.out.println(s1.equals(s2)); //true
    }

从字节码指令看出：编译器做了优化，将 “a” + “b” + “c” 优化成了 “abc”。

0 ldc #2 <abc>
2 astore_1
3 ldc #2 <abc>
5 astore_2
6 getstatic #3 <java/lang/System.out>
9 aload_1
10 aload_2
11 if_acmpne 18 (+7)
14 iconst_1
15 goto 19 (+4)
18 iconst_0
19 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
22 getstatic #3 <java/lang/System.out>
25 aload_1
26 aload_2
27 invokevirtual #5 <java/lang/String.equals>
30 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
33 return

2. 拼接前后，只要其中有一个是变量，结果就在堆中。而调用 intern() 方法，则主动将字符串对象存入字符串常量池中，并将其地址返回。

@Test
    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：javaEEhadoop
        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
        //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
    }

从字节码角度来看：拼接前后有变量，都会使用到 StringBuilder 类。

0 ldc #6 <javaEE>
2 astore_1
3 ldc #7 <hadoop>
5 astore_2
6 ldc #8 <javaEEhadoop>
8 astore_3
9 ldc #8 <javaEEhadoop>
11 astore 4
13 new #9 <java/lang/StringBuilder>
16 dup
17 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
20 aload_1
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
24 ldc #7 <hadoop>
26 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
29 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
32 astore 5
34 new #9 <java/lang/StringBuilder>
37 dup
38 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
41 ldc #6 <javaEE>
43 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
46 aload_2
47 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
50 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
53 astore 6
55 new #9 <java/lang/StringBuilder>
58 dup
59 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
62 aload_1
63 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
66 aload_2
67 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
70 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
73 astore 7
75 getstatic #3 <java/lang/System.out>
78 aload_3
79 aload 4
81 if_acmpne 88 (+7)
84 iconst_1
85 goto 89 (+4)
88 iconst_0
89 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
92 getstatic #3 <java/lang/System.out>
95 aload_3
96 aload 5
98 if_acmpne 105 (+7)
101 iconst_1
102 goto 106 (+4)
105 iconst_0
106 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
109 getstatic #3 <java/lang/System.out>
112 aload_3
113 aload 6
115 if_acmpne 122 (+7)
118 iconst_1
119 goto 123 (+4)
122 iconst_0
123 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
126 getstatic #3 <java/lang/System.out>
129 aload_3
130 aload 7
132 if_acmpne 139 (+7)
135 iconst_1
136 goto 140 (+4)
139 iconst_0
140 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
143 getstatic #3 <java/lang/System.out>
146 aload 5
148 aload 6
150 if_acmpne 157 (+7)
153 iconst_1
154 goto 158 (+4)
157 iconst_0
158 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
161 getstatic #3 <java/lang/System.out>
164 aload 5
166 aload 7
168 if_acmpne 175 (+7)
171 iconst_1
172 goto 176 (+4)
175 iconst_0
176 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
179 getstatic #3 <java/lang/System.out>
182 aload 6
184 aload 7
186 if_acmpne 193 (+7)
189 iconst_1
190 goto 194 (+4)
193 iconst_0
194 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
197 aload 6
199 invokevirtual #13 <java/lang/String.intern>
202 astore 8
204 getstatic #3 <java/lang/System.out>
207 aload_3
208 aload 8
210 if_acmpne 217 (+7)
213 iconst_1
214 goto 218 (+4)
217 iconst_0
218 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
221 return

字符串拼接的底层细节示例说明：

示例1

@Test
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")，但不等价

    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
}

字节码指令如下;

0 ldc #14 <a>
2 astore_1
3 ldc #15 <b>
5 astore_2
6 ldc #16 <ab>
8 astore_3
9 new #9 <java/lang/StringBuilder>
12 dup
13 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>
16 aload_1
17 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
20 aload_2
21 invokevirtual #11 <java/lang/StringBuilder.append>
24 invokevirtual #12 <java/lang/StringBuilder.toString>
27 astore 4
29 getstatic #3 <java/lang/System.out>
32 aload_3
33 aload 4
35 if_acmpne 42 (+7)
38 iconst_1
39 goto 43 (+4)
42 iconst_0
43 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
46 return

示例2

/*
    1. 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或常量引用，则仍然使用编译期优化，即非StringBuilder的方式。
    2. 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。
     */
    @Test
    public void test4(){
        final String s1 = "a";
        final String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2;
        System.out.println(s3 == s4);//true
    }

从字节码角度来看：为变量 s4 赋值时，直接使用 #16 符号引用，即字符串常量 “ab”。

0 ldc #14 <a>
2 astore_1
3 ldc #15 <b>
5 astore_2
6 ldc #16 <ab>
8 astore_3
9 ldc #16 <ab>
11 astore 4
13 getstatic #3 <java/lang/System.out>
16 aload_3
17 aload 4
19 if_acmpne 26 (+7)
22 iconst_1
23 goto 27 (+4)
26 iconst_0
27 invokevirtual #4 <java/io/PrintStream.println>
30 return

拼接操作与 append 操作的效率对比：

    @Test
    public void test6(){

        long start = System.currentTimeMillis();

//        method1(100000);//4014
        method2(100000);//7

        long 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StringBuilder、String
        }
//        System.out.println(src);

    }

    public void method2(int highLevel){
        //只需要创建一个StringBuilder
        StringBuilder src = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
            src.append("a");
        }
//        System.out.println(src);
    }

1. 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 的字符串拼接方式！
2. 原因：
   • StringBuilder 的 append() 的方式：自始至终中只创建过一个 StringBuilder 的对象；
   • 使用 String 的字符串拼接方式：创建过多个 StringBuilder 和 String（调的 toString 方法）的对象，内存占用更大；如果进行 GC ，需要花费额外的时间（在拼接的过程中产生的一些中间字符串可能永远也用不到，会产生大量垃圾字符串）。
3. 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]
   • 可以避免频繁扩容。

intern() 的使用

intern() 方法的说明：

public native String intern();

• intern 是一个 native 方法，调用的是底层 C 的方法；

• 字符串常量池最初是空的，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内容相等的字符串，则返回池中的字符串地址。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地址（这是源码里的大概翻译）；

• 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("I love you").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 ；

  ("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）。

new String() 的说明

new String(“ab”)会创建几个对象？

/**
 * 题目：
 * 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：new关键字在堆空间创建的
 *     另一个对象是：字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令：ldc
 *
 */
public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = new String("ab");
    }
}

字节码指令：

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

0 new #2 <java/lang/String>：在堆中创建了一个 String 对象
4 ldc #3 ：在字符串常量池中放入 “ab”（如果之前字符串常量池中没有 “ab” 的话）

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

/**
 * 思考：
 * new String("a") + new String("b")呢？
 *  对象1：new StringBuilder()
 *  对象2： new String("a")
 *  对象3： 常量池中的"a"
 *  对象4： new String("b")
 *  对象5： 常量池中的"b"
 *
 *  深入剖析： StringBuilder的toString():
 *      对象6 ：new String("ab")
 *       强调一下，toString()的调用，在字符串常量池中，没有生成"ab"
 *
 */
public class StringNewTest {
    public static void main(String[] args) {

        String str = new String("a") + new String("b");
    }
}

字节码指令：

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

字节码指令分析：

1. 0 new #2 <java/lang/StringBuilder> ：拼接字符串会创建一个 StringBuilder 对象；
2. 7 new #4 <java/lang/String> ：创建 String 对象，对应于 new String(“a”)；
3. 11 ldc #5 ：在字符串常量池中放入 “a”（如果之前字符串常量池中没有 “a” 的话）；
4. 19 new #4 <java/lang/String> ：创建 String 对象，对应于 new String(“b”)；
5. 23 ldc #8 ：在字符串常量池中放入 “b”（如果之前字符串常量池中没有 “b” 的话）；
6. 31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString> ：调用 StringBuilder 的 toString() 方法，会生成一个 String 对象。

如何保证变量 s 指向的是字符串常量池中的数据呢？

**
 * 如何保证变量s指向的是字符串常量池中的数据呢？
 * 有两种方式：
 * 方式一： String s = "shkstart";//字面量定义的方式
 * 方式二： 调用intern()
 *         String s = new String("shkstart").intern();
 *         String s = new StringBuilder("shkstart").toString().intern();
 *
 */

String 对象在不同版本中的内存分析？

public class StringIntern {
    public static void main(String[] args) {

        String s = new String("1");//这里在字符串常量池中创建了1
        s.intern();
        String s2 = "1";
        //这里其实是堆中的对象s与字符串常量池中的s2进行判断
        System.out.println(s == s2);//jdk6：false   jdk7/8：false
        
        /*
         1、s3变量记录的地址为：new String("11")
         2、经过上面的分析，已经知道在堆中有了一个new String("11")这样的String对象，但是在字符串常量池中没有"11"
         3、接着执行s3.intern()，在字符串常量池中生成"11"
           3-1、在JDK6的版本中，字符串常量池还在永久代，所以直接在永久代生成"11",也就有了新的地址
           3-2、而在JDK7的后续版本中，字符串常量池被移动到了堆中，此时堆里已经有new String（"11"）了，出于节省空间的目的，直接将堆中的那个字符串的引用地址储存在字符串常量池中。没错，字符串常量池中存的是new String（"11"）在堆中的地址
         4、所以在JDK7后续版本中，s3和s4指向的完全是同一个地址。
         */
        String s3 = new String("1") + new String("1");//pos_1
	    s3.intern();
        
        String s4 = "11";//s4变量记录的地址：使用的是上一行代码代码执行时，在常量池中生成的"11"的地址
        System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false  jdk7/8：true
    }

}

注：intern方法堆中对象的地址引用！！

JDK6 中输出：

false
false

JDK6 中输出：

false
true

为什么输出会不一样呢？

JDK6 ：

• 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；
• new String() 即在堆中；
• str.intern() 则把字符串放入常量池中。

JDK7 之后：

• 对 s3 和 s4 来说，因为 s3 变量记录的地址是 new String(“11”) ，然后这段代码执行完以后，常量池中不存在 “11”，然后执行 s3.intern() 后，就会在常量池中生成 “11”，最后 s4 用的就是 s3 的地址。

拓展一下：

/**
 * StringIntern.java中练习的拓展：
 *
 */
public class StringIntern1 {
    public static void main(String[] args) {
        //执行完下一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
        String s3 = new String("1") + new String("1");//new String("11")
        //在字符串常量池中生成对象"11"，代码顺序换一下，实打实的在字符串常量池里有一个"11"对象
        String s4 = "11";  
        String s5 = s3.intern();

        // s3 是堆中的 "ab" ，s4 是字符串常量池中的 "ab"
        System.out.println(s3 == s4);//false

        // s5 是从字符串常量池中取回来的引用，当然和 s4 相等
        System.out.println(s5 == s4);//true
    }
}

intern() 方法的练习

练习1：

public class StringExer1 {
    public static void main(String[] args) {
        String x = "ab";
        String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")
        //在上一行代码执行完以后，字符串常量池中并没有"ab"
		/*
		1、jdk6中：在字符串常量池（此时在永久代）中创建一个字符串"ab"
        2、jdk8中：字符串常量池（此时在堆中）中没有创建字符串"ab",而是创建一个引用，指向new String("ab")，将此引用返回
        3、详解看上面
		*/
        String s2 = s.intern();

        System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true  jdk8:true
        System.out.println(s == "ab");//jdk6:false  jdk8:true
    }
}

JDK6：

JDK7/8：

练习2

public class StringExer1 {
    public static void main(String[] args) { 
        String x = "ab";
        String s = new String("a") + new String("b");//new String("ab")

        String s2 = s.intern();

        System.out.println(s2 == "ab");//jdk6:true  jdk8:true
        System.out.println(s == "ab");//jdk6:false  jdk8:true
    }
}

练习3

public class StringExer2 {
    // 对象内存地址可以使用System.identityHashCode(object)方法获取
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("a") + new String("b");//执行完以后，不会在字符串常量池中会生成"ab"
        System.out.println(System.identityHashCode(s1));
        s1.intern();
        System.out.println(System.identityHashCode(s1));
        String s2 = "ab";
        System.out.println(System.identityHashCode(s2));
        System.out.println(s1 == s2); // true
    }
}

输出结果：

1836019240
1836019240
1836019240
true

intern () 的效率测试（空间角度）

示例代码：

/**
 - 使用intern()测试执行效率：空间使用上
 -  3. 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。
 -  */
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 (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.gc();
    }
}

• 直接 new String：由于每个 String 对象都是 new 出来的，所以程序需要维护大量存放在堆空间中的 String 实例，程序内存占用也会变高；

• 使用 intern() 方法：由于数组中字符串的引用都指向字符串常量池中的字符串，所以程序需要维护的 String 对象更少，内存占用也更低；

  //调用了intern()方法使用了字符串常量池里的字符串，那么前面堆里的字符串便会被GC掉，这也是intern省内存的关键原因
  arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();

  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() 方法能够节省很大的内存空间。

• 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，就会很明显降低内存的大小。

StringTable 的垃圾回收

示例代码：

/**
 * String的垃圾回收:
 * -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails
 */
public class StringGCTest {
    public static void main(String[] args) {
        for (int j = 0; j < 100000; j++) {
            String.valueOf(j).intern();
        }
    }
}

输出结果：在 PSYoungGen 区发生了垃圾回收。

G1 中的 String 去重操作

官方文档：http://openjdk.java.net/jeps/192

String去重操作的背景

注意不是字符串常量池的去重操作，字符串常量池本身就没有重复的。

1. 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：
   • 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。
2. 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：str1.equals(str2)=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 G1 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。

String 去重的的实现：

1. 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；
2. 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；
3. 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；
4. 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；
5. 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：

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