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字符串常量池

一、字符串的基本特性

String：字符串，使用一对""来表示。

        String sl = "hello"；//字面量的定义方式 在字符串常量池中
        String s2 = new String（"hello"）； 调用构造方法

String声明为final的，不可被继承
String 实现的接口

        public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>,CharSequence {
        @Stable
        private final byte[] value；
        }

 *  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。
 *  实现了CharSequence接口: 只读访问

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。
==字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的。==
- 字符串常量池是一个固定大小的Hashtable，如果放进StringPool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。
- 使用一XX： StringTableSize可设置StringTable的长度
- 在jdk6中StringTable是固定的，就是1009的长度，对StringTableSize的大小设置没有要求
- 在jdk7中，StringTable的长度默认值是60013
- jdk8开始,1009是StringTable长度可设置的最小值

二、字符串的内存分配

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 = "abc" ；
- 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Oracle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

StringTable为什么要调整 ①永久代permSize默认比较小; ②永久代的垃圾回收频率低;

三、字符串的基本操作

注释为当前字符串常量池中的字符串个数

    class Memory {
        public static void main(String[] args) {//line 1
            int i = 1;//line 2
            Object obj = new Object();//line 3
            Memory mem = new Memory();//line 4
            mem.foo(obj);//line 5
        }//line 9
    
        private void foo(Object param) {//line 6
            String str = param.toString();//line 7
            System.out.println(str);
        }//line 8
    }

四、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
2.常量池中不会存在相同内容的常量。
3.==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
4.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。

     @Test
        public void test1(){
            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
        }
    
        @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
        }

字符串拼接

    @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. 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
        }
        
        //练习：
        @Test
        public void test5(){
            String s1 = "javaEEhadoop";
            String s2 = "javaEE";
            String s3 = s2 + "hadoop";
            System.out.println(s1 == s3);//false
    
            final String s4 = "javaEE";//s4:常量
            String s5 = s4 + "hadoop";
            System.out.println(s1 == s5);//true
    
        }

拼接操作与append的效率对比

append效率要比字符串拼接高很多

    /*
        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！
        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]
         */
        @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);
        }

五、intern()的使用

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 u").intern()；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）。

new String("ab")会创建几个对象

    public class StringNewTest {
        public static void main(String[] args) {
    //        String str = new String("ab");
    
            String str = new String("a") + new String("b");
        }
    }

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
- 字节码

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"

关于String.intern()的面试题

    public class StringIntern {
        public static void main(String[] args) {
            String s = new String("1"); //s  指向堆空间"1"的内存地址 
            String s1 = s.intern();//调用此方法之前，字符串常量池中已经存在了"1"  此时s1指向字符串常量池中"1"的内存地址
            String s2 = "1";
           
            //s2 指向字符串常量池已存在的"1"的内存地址  所以 s1==s2
            System.out.println(s == s2);//jdk6：false   jdk7/8：false
            System.out.println(s1 == s2);//jdk6: true   jdk7/8：true
            System.out.println(System.identityHashCode(s));//491044090
            System.out.println(System.identityHashCode(s1));//644117698
            System.out.println(System.identityHashCode(s2));//644117698
    
            //s3变量记录的地址为：new String("11")
            String s3 = new String("1") + new String("1");
            //执行完上一行代码以后，字符串常量池中，是否存在"11"呢？答案：不存在！！
    
            //在字符串常量池中生成"11"。如何理解：jdk6:创建了一个新的对象"11",也就有新的地址。
            //         jdk7:此时常量池中并没有创建"11",而是创建一个指向堆空间中new String("11")的地址
            s3.intern();
            //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
            String s4 = "11";
            System.out.println(s3 == s4);//jdk6：false  jdk7/8：true
        }
    
    }

六、字符串常量池的垃圾回收

    /**
     * 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 < 100; j++) {
    //            String.valueOf(j).intern();
    //        }
            //发生垃圾回收行为
            for (int j = 0; j < 100000; j++) {
                String.valueOf(j).intern();
            }
        }
    }

七、G1中的字符串去重操作

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：
- ➢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。

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。