String字符串是系统里最常用的类型之一,在系统中占据了很大的内存,因此,高效地使用字符串,对系统的性能有较好的提升。

针对字符串的优化,我在工作与学习过程总结了以下三种方案作分享:

一.优化构建的超大字符串

验证环境:jdk1.8

反编译工具:jad

1.下载反编译工具jad,百度下载

2.验证

先执行一段例子1代码:

public class test3 {
    public static void main(String[] args) {
        String str="ab"+"cd"+"ef"+"123";
    }
}

执行完成后,用反编译工具jad进行反编译:jad -o -a -s d.java test.class

反编译后的代码:

package example;
public class test
{
    public test()
    {
    //    0    0:aload_0
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String str = "abcdef123";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "abcdef123">
    //    1    2:astore_1
    //    2    3:return
    }
}

案例2:

public class test1 {
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "abc";
        String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
        System.out.println(ss);
    }
}

用反编译工具jad执行jad -o -a -s d.java test1.class进行反编译后:

package example;

import java.io.PrintStream;

public class test1
{
    public test1()
    {
    //    0    0:aload_0
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String s = "abc";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "abc">
    //    1    2:astore_1
        String ss = (new StringBuilder()).append("ok").append(s).append("xyz").append(5).toString();
    //    2    3:new             #3   <Class StringBuilder>
    //    3    6:dup
    //    4    7:invokespecial   #4   <Method void StringBuilder()>
    //    5   10:ldc1            #5   <String "ok">
    //    6   12:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //    7   15:aload_1
    //    8   16:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //    9   19:ldc1            #7   <String "xyz">
    //   10   21:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   11   24:iconst_5
    //   12   25:invokevirtual   #8   <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
    //   13   28:invokevirtual   #9   <Method String StringBuilder.toString()>
    //   14   31:astore_2
        System.out.println(ss);
    //   15   32:getstatic       #10  <Field PrintStream System.out>
    //   16   35:aload_2
    //   17   36:invokevirtual   #11  <Method void PrintStream.println(String)>
    //   18   39:return
    }
}

根据反编译结果,可以看到内部其实是通过StringBuilder进行字符串拼接的。

推荐看下:java.lang.String 的 + 号操作到底做了什么?

再来执行例3的代码:

public class test2 {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "";
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
        }
        System.out.println(s);
    }
}

用反编译工具jad执行jad -o -a -s d.java test2.class进行反编译后,发现其内部同样是通过StringBuilder来进行拼接的:

package example;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Random;
public class test2
{
    public test2()
    {
    //    0    0:aload_0
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String s = "";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "">
    //    1    2:astore_1
        Random rand = new Random();
    //    2    3:new             #3   <Class Random>
    //    3    6:dup
    //    4    7:invokespecial   #4   <Method void Random()>
    //    5   10:astore_2
        for(int i = 0; i < 10; i++)
    //*   6   11:iconst_0
    //*   7   12:istore_3
    //*   8   13:iload_3
    //*   9   14:bipush          10
    //*  10   16:icmpge          55
            s = (new StringBuilder()).append(s).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
    //   11   19:new             #5   <Class StringBuilder>
    //   12   22:dup
    //   13   23:invokespecial   #6   <Method void StringBuilder()>
    //   14   26:aload_1
    //   15   27:invokevirtual   #7   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   16   30:aload_2
    //   17   31:sipush          1000
    //   18   34:invokevirtual   #8   <Method int Random.nextInt(int)>
    //   19   37:invokevirtual   #9   <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
    //   20   40:ldc1            #10  <String " ">
    //   21   42:invokevirtual   #7   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   22   45:invokevirtual   #11  <Method String StringBuilder.toString()>
    //   23   48:astore_1

    //   24   49:iinc            3  1
    //*  25   52:goto            13
        System.out.println(s);
    //   26   55:getstatic       #12  <Field PrintStream System.out>
    //   27   58:aload_1
    //   28   59:invokevirtual   #13  <Method void PrintStream.println(String)>
    //   29   62:return
    }
}

综上案例分析,发现字符串进行“+”拼接时,内部有以下几种情况:

1.“+”直接拼接的是常量变量,如”ab”+”cd”+”ef”+”123″,内部编译就把几个连接成一个常量字符串处理;

2. “+”拼接的含变量字符串,如案例2:”ok” + s + “xyz” + 5,内部编译其实是new 一个StringBuilder来进行来通过append进行拼接;

3.案例3循环过程,实质也是“+”拼接含变量字符串,因此,内部编译时,也会创建StringBuilder来进行拼接。

对比三种情况,发现第三种情况每次做循环,都会新创建一个StringBuilder对象,这会增加系统的内存,反过来就会降低系统性能。

因此,在做字符串拼接时,单线程环境下,可以显性使用StringBuilder来进行拼接,避免每循环一次就new一个StringBuilder对象;在多线程环境下,可以使用线程安全的StringBuffer,但涉及到锁竞争,StringBuffer性能会比StringBuilder差一点。

这样,起到在字符串拼接时的优化效果。

二.如何使用String.intern节省内存?

在回答这个问题之前,可以先对一段代码进行测试:

1.首先在idea设置-XX:+PrintGCDetails -Xmx6G -Xmn3G,用来打印GC日志信息,设置如下图所示:

2.执行以下例子代码:

public class test4 {
    public static void main(String[] args) {
        final int MAX=10000000;
        System.out.println("不用intern:"+notIntern(MAX));
        System.out.println("使用intern:"+intern(MAX));
    }
    private static long notIntern(int MAX){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX; i++) {
            int j = i % 100;
            String str = String.valueOf(j);
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }

    private static long intern(int MAX){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX; i++) {
            int j = i % 100;
            String str = String.valueOf(j).intern();
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }
}

未使用intern的GC日志:

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 377487K->760K(2752512K)] 377487K->768K(2758656K), 0.0009102 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 760K->0K(2752512K)] [ParOldGen: 8K->636K(6144K)] 768K->636K(2758656K), [Metaspace: 3278K->3278K(1056768K)], 0.0051214 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Heap
 PSYoungGen      total 2752512K, used 23593K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
  eden space 2359296K, 1% used [0x0000000700000000,0x000000070170a548,0x0000000790000000)
  from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
  to   space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
 ParOldGen       total 6144K, used 636K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000)
  object space 6144K, 10% used [0x0000000640000000,0x000000064009f2f8,0x0000000640600000)
 Metaspace       used 3284K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 359K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

根据打印的日志分析:没有使用intern情况下,执行时间为354ms,占用内存为24229k,推荐阅读:46张PPT弄懂JVM

使用intern的GC日志:

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 613417K->1144K(2752512K)] 613417K->1152K(2758656K), 0.0012530 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1144K->0K(2752512K)] [ParOldGen: 8K->965K(6144K)] 1152K->965K(2758656K), [Metaspace: 3780K->3780K(1056768K)], 0.0079962 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]
Heap
 PSYoungGen      total 2752512K, used 15729K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
  eden space 2359296K, 0% used [0x0000000700000000,0x0000000700f5c400,0x0000000790000000)
  from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
  to   space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
 ParOldGen       total 6144K, used 965K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000)
  object space 6144K, 15% used [0x0000000640000000,0x00000006400f1740,0x0000000640600000)
 Metaspace       used 3786K, capacity 4540K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 420K, capacity 428K, committed 512K, reserved 1048576K

日志分析:没有使用intern情况下,执行时间为1515ms,占用内存为16694k;

综上所述:使用intern情况下,内存相对没有使用intern的情况要小,但在节省内存的同时,增加了时间复杂度。我试过将MAX=10000000再增加一个0的情况下,使用intern将会花费高达11秒的执行时间,可见,在遍历数据过大时,不建议使用intern。

因此,使用intern的前提,一定要考虑到具体的使用场景。

到这里,可以确定,使用String.intern确实可以节省内存。

接下来,分析一下intern在不同JDK版本的区别。

在JDK1.6中,字符串常量池在方法区中,方法区属于永久代。

在JDK1.7中,字符串常量池移到了堆中。

在JDK1.8中,字符串常量池移到了元空间里,与堆相独立。

分别在1.6、1.7、1.8版本执行以下一个例子:

public class test5 {
    public static void main(String[] args) {

        String s1=new String("ab");
        s.intern();
        String s2="ab";
        System.out.println(s1==s2);

        String s3=new String("ab")+new String("cd");
        s3.intern();
        String s4="abcd";
        System.out.println(s4==s3);
    }
}

1.6版本

执行结果:

fasle false

分析:

执行第一部分时:

1.代码编译时,先在字符串常量池里创建常量“ab”;在调用new时,将在堆中创建一个String对象,字符串常量创建的“ab”存储到堆中,最后堆中的String对象返回一个引用给s1。

2.s.intern(),在字符串常量池里已经存在“ab”,便不再创建存放副本“ab”;

3.s2=”ab”,s2指向的是字符串常量池里”ab”,而s1指向的堆中的”ab”,故两者不相等。5 个刁钻的 String 面试题!建议看下。

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该示意图如下:

执行第二部分:

1.两个new出来相加的“abcd”存放在堆中,s3指向堆中的“abcd”;

2.执行s3.intern(),在将“abcd”副本的存放到字符串常量池时,发现常量池里没有该”abcd”,因此,成功存放;

3.s4=”abcd”指向的是字符串常量池里已有的“abcd”副本,而s3指向的是堆中的”abcd”,副本”abcd”的地址和堆中“abcd”地址不相同,故为false;

1.7版本

false true

执行第一部分:这一部分与jdk1.6基本类似,不同在于,s1.intern()返回的是引用,而不是副本。

执行第二部分:

1.new String(“ab”)+new String(“cd”),先在常量池里生成“ab”和”cd”,再在堆中生成“abcd”;

2.执行s3.intern()时,会把“abcd”的对象引用放到字符串常量池里,发现常量池里还没有该引用,故可成功放入。当String s4=”abcd”,即把字符串常量池中”abcd“的引用地址赋值给s4,相当于s4指向了堆中”abcd”的地址,故s3==s4为true。

1.8版本

false true

参考网上一些博客,在1.8版本当中,使用intern()时,执行原理如下:

若字符串常量池中,包含了与当前对象相当的字符串,将返回常量池里的字符串;若不存在,则将该字符串存放进常量池里,并返回字符串的引用。

综上所述,可见三种版本当中,使用intern时,若字符串常量池里不存在相应字符串时,存在以下区别:

例如:

String s1=new String(“ab”); s.intern();

jdk1.6:若字符串常量池里没有“ab”,则会在常量池里存放一个“ab”副本,该副本地址与堆中的”ab”地址不相等;

jdk1.7:若字符串常量池里没有“ab”,会将“ab”的对象引用放到字符串常量池里,该引用地址与堆中”ab”的地址相同;

jdk1.8:若字符串常量池中包含与当前对象相当的字符串,将返回常量池里的字符串;若不存在,则将该字符串存放进常量池里,并返回字符串的引用。

三.如何使用字符串的分割方法?

在简单进行字符串分割时,可以用indexOf替代split,因为split的性能不够稳定,故针对简单的字符串分割,可优先使用indexOf代替;

来源:https://blog.csdn.net/kkkkk0826/article/details/104171355

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