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資深架構師教你String 常量池、 String.itern()

2020-09-15 22:28:11 軟體設計

什么是常量

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、實體變數和區域變數,分別表示三種型別的常量,

Class檔案中的常量池

在Class檔案結構中,最頭的4個位元組用于存盤魔數Magic Number,用于確定一個檔案是否能被JVM接受,再接著4個位元組用于存盤版本號,前2個位元組存盤次版本號,后2個存盤主版本號,再接著是用于存放常量的常量池,由于常量的數量是不固定的,所以常量池的入口放置一個U2型別的資料(constant_pool_count)存盤常量池容量計數值,

常量池主要用于存放兩大類常量:字面量(Literal)和符號參考量(Symbolic References),字面量相當于Java語言層面常量的概念,如文本字串,宣告為final的常量值等,符號參考則屬于編譯原理方面的概念,包括了如下三種型別的常量:

  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檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外,還有一項資訊是常量池,用于存放編譯期生成的各種字面量和符號參考,這部分內容將在類加載后進入方法區的運行時常量池中存放,

運行時常量池相對于CLass檔案常量池的另外一個重要特征是具備動態性,Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產生,也就是并非預置入CLass檔案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物件而影響系統性能,其實作了物件的共享,

例如字串常量池,在編譯階段就把所有的字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串常量被合并,只占用一個空間,

(2)節省運行時間:比較字串時,==比equals()快,對于兩個參考變數,只用==判斷參考是否相等,也就可以判斷實際值是否相等,

雙等號==的含義

基本資料型別之間應用雙等號,比較的是他們的數值,

復合資料型別(類)之間應用雙等號,比較的是他們在記憶體中的存放地址,

幾種基本型別的包裝類和常量池


  1. java中基本型別的包裝類的大部分都實作了常量池技術,

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

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

    這5種包裝類默認創建了數值[-128,127]的相應型別的快取資料,但是超出此范圍仍然會去創建新的物件,

    //Integer 快取代碼 :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. 兩種浮點數型別的包裝類Float,Double并沒有實作常量池技術,

    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物件,

    (2)Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會創建新的物件,

    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,底層呼叫C++的 StringTable::intern 方法,原始碼注釋:當呼叫 intern 方法時,如果常量池中已經該字串,則回傳池中的字串;否則將此字串添加到常量池中,并回傳字串的參考,

所以明面上,它有兩大好處,一是重復的字串,會用同一個參考代替;二是字串比較,不再需要逐個字符的equals()比較,而用==對比參考是否相同即可,

省記憶體效果只對長期存在的字串有效

String.intern()沒有神奇的地方,只在字串生成后,再去常量池里查找參考,所以字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();

只有大量物件放在長期存在的集合里,里面是大量重復的字串,或者物件的屬性是重復的字串時,省記憶體的效果才顯現出來,短生命周期的字串,GC要干的活是一樣的,

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沖突,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驗里,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是不變物件, String s1 = s.intern()后,這個s1才是個參考,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/50562.html

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