資深架構師教你String 常量池、 String.itern()

来源:https://www.cnblogs.com/sevencutekk/archive/2019/09/16/11528001.html
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什麼是常量 用final修飾的成員變數表示常量,值一旦給定就無法改變! final修飾的變數有三種:靜態變數、實例變數和局部變數,分別表示三種類型的常量。 Class文件中的常量池 在Class文件結構中,最頭的4個位元組用於存儲魔數Magic Number,用於確定一個文件是否能被JVM接受,再接著 ...


什麼是常量

用final修飾的成員變數表示常量,值一旦給定就無法改變!

final修飾的變數有三種:靜態變數、實例變數和局部變數,分別表示三種類型的常量。

Class文件中的常量池

在Class文件結構中,最頭的4個位元組用於存儲魔數Magic Number,用於確定一個文件是否能被JVM接受,再接著4個位元組用於存儲版本號,前2個位元組存儲次版本號,後2個存儲主版本號,再接著是用於存放常量的常量池,由於常量的數量是不固定的,所以常量池的入口放置一個U2類型的數據(constant_pool_count)存儲常量池容量計數值。

常量池主要用於存放兩大類常量:字面量(Literal)和符號引用量(Symbolic References),字面量相當於Java語言層面常量的概念,如文本字元串,聲明為final的常量值等,符號引用則屬於編譯原理方面的概念,包括瞭如下三種類型的常量:

  1. 類和介面的全限定名

  2. 欄位名稱和描述符

  3. 方法名稱和描述符

方法區中的運行時常量池

運行時常量池是方法區的一部分。

CLass文件中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述信息外,還有一項信息是常量池,用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用,這部分內容將在類載入後進入方法區的運行時常量池中存放。

運行時常量池相對於CLass文件常量池的另外一個重要特征是具備動態性,Java語言並不要求常量一定只有編譯期才能產生,也就是並非預置入CLass文件中常量池的內容才能進入方法區運行時常量池,運行期間也可能將新的常量放入池中,這種特性被開發人員利用比較多的就是String類的intern()方法。

常量池的好處

常量池是為了避免頻繁的創建和銷毀對象而影響系統性能,其實現了對象的共用。

例如字元串常量池,在編譯階段就把所有的字元串文字放到一個常量池中。

(1)節省記憶體空間:常量池中所有相同的字元串常量被合併,只占用一個空間。

(2)節省運行時間:比較字元串時,==比equals()快。對於兩個引用變數,只用==判斷引用是否相等,也就可以判斷實際值是否相等。

雙等號==的含義

基本數據類型之間應用雙等號,比較的是他們的數值。

複合數據類型(類)之間應用雙等號,比較的是他們在記憶體中的存放地址。

幾種基本類型的包裝類和常量池


  1. java中基本類型的包裝類的大部分都實現了常量池技術,

    即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean;

    Integer i1 = 40;Integer i2 = 40;System.out.println(i1==i2);//輸出TRUE

    這5種包裝類預設創建了數值[-128,127]的相應類型的緩存數據,但是超出此範圍仍然會去創建新的對象。

    //Integer 緩存代碼 :public static Integer valueOf(int i) { assert IntegerCache.high >= 127; if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)]; return new Integer(i);
    }
    Integer i1 = 400;
    Integer i2 = 400;
    System.out.println(i1==i2);//輸出false
  2. 兩種浮點數類型的包裝類Float,Double並沒有實現常量池技術。

    Double i1=1.2;
    Double i2=1.2;
    System.out.println(i1==i2);//輸出false
  3. 應用常量池的場景

    (1)Integer i1=40;Java在編譯的時候會直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);,從而使用常量池中的對象。

    (2)Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會創建新的對象。

    Integer i1 = 40;
    Integer i2 = new Integer(40);
    System.out.println(i1==i2);//輸出false

String.itern()的基本原理

String.intern()是一個Native方法,底層調用C++的 StringTable::intern 方法,源碼註釋:當調用 intern 方法時,如果常量池中已經該字元串,則返回池中的字元串;否則將此字元串添加到常量池中,並返回字元串的引用。

所以明面上,它有兩大好處,一是重覆的字元串,會用同一個引用代替;二是字元串比較,不再需要逐個字元的equals()比較,而用==對比引用是否相同即可。

省記憶體效果只對長期存在的字元串有效

String.intern()沒有神奇的地方,只在字元串生成後,再去常量池裡查找引用。所以字元串最初生成時所花的記憶體,是省不掉的。

String s = new String(bytes, “UTF-8”).intern();

String s = String.valueOf(i).intern();

只有大量對象放在長期存在的集合里,裡面是大量重覆的字元串,或者對象的屬性是重覆的字元串時,省記憶體的效果才顯現出來。短生命周期的字元串,GC要乾的活是一樣的。

執行路徑上多次的==,才能抵消常量池HasHMap查找的代價

==當然比equals()快得多,但常量池其實是個HashMap,依然沒有神奇的地方,依然要執行HashMap的get操作,所以,一次hashCode() 和至少一次的equals()已經預付了,如果hash衝突,那equals()次數更多。

真的對性能影響甚微嗎?

在我的服務化框架測試里,把幾個Header欄位intern了,性能立馬從七萬五調到七萬一 QPS,原來從七萬一升到七萬五 ,曾做過多少效果甚微的優化加上一次Netty使用的優化而成,現在它掉下來倒是飛快。

PS. 七萬五 20%CPU這個數字,這兩周的博客里都沒升過了: (

小陷阱

來自R大的提醒, s.intern()是無效的,因為String是不變對象, String s1 = s.intern()後,這個s1才是個引用。


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