Java8 中String 的变化详解编程语言

Java8 中String 的变化

String 是最常使用的类型之一，Java8 (包括Java7) 对于String的相关实现做出了重大的修改。String的接口并没有改变，对于编写代码的人来说是看不到区别的，不过却会很大程序上的影响JVM GC，内存占用，以及程序性能等。如果想对JVM 做性能分析和调优，编写在Java8 中更优化的代码，就有必要了解Java8 中String 实现的细节。


1. 不再共享char[] 数组

这个改动实际是从1.7.0_06开始发生的。String 内部是保存了一个char[]，用来记录String 中的字符串。在之前的实现中，String 有四个Field:

char[] value;

int offset;

int count;

int hash;

由于String 的不变行，我们可以在不同的String 之间，共用一个char[] value，每个String 有自己独立的offset 和 count. 这样，对于subString, trim(), split() 等这样的操作，创建新的String对象的时候，仍然使用原来那个String 的value，从而可以做到O(1) 的时间复杂度。

这种方法的缺点是对内存回收有严重的影响。当从很长的字符串中截取一个很短的字符串时，虽然需要使用的只是很少的字符，但是却引用了一个很大的char[] 数组，不能释放。

新的String 实现，去掉了String 中的offset 和 count 这两个field。

char[] value;

int hash;

一眼看上去对于每个String 省掉了两个int 共8 个字节的开销，当然这点开销是微不足道的。最重要的影响，是String 之间无法共享char [] value 了。造成的后果是:subString, trim, split 等操作需要创建新的数组，并进行内存拷贝，时间复杂度变成O(n) ! 得到的好处则是char[] value 的生命周期变短，能够及时释放不需要的内存，改善内存占用和GC 性能 。


2. 常量池的变化

String 不变性的另外一个可以优化的地方，就是常量池(String pool)，对于短小的String对象，保存到String pool中，如果遇到同样的String，则只要复用String pool中的实例就可以了 。编译器只能处理常量的String，将其放到String pool中，如果需要自己操作，则可以用String.intern()方法。

在Java6 中，String Pool 是放在PermGen 区域的。PermGen 区域的问题是一般容量比较小，以及GC 困难。

在Java7 中，String Pool 被移到了Heap 中，一方面可以使用更大的String Pool了(通过XX:StringTableSize设置)，另外一方面，也为Java8 彻底移除PermGen 做准备。由于移到了Heap 中，如果String pool 中的一个String，没有被任何实例所引用，是会被GC 回收的。

从Java7 update40 之后，String Pool 的默认大小由1009 提高到了60013。这是一个相当大的数字。


3. 字符串去重

String deduplication 是Java8u20 之后引入的一个特性，这个特性完全是JVM 层面的。要使用这个特性，必须使用G1 garbage collector，通过设置参数:

-XX:+UseStringDeduplication -XX:+PrintStringDeduplicationStatistics

开启字符串去重功能。

开启了这个功能之后，JVM 在GC的时候，会顺便通过hashCode和value，来比较两个字符串是否相等。如果相等的话，就会把其中一个字符串的value 字段，指向另外一个字符串，这样同样的字符串最后只会使用一个char[] value。

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