浅谈Java String内幕(下)

String.intern()原理

String.intern()是一个Native方法,底层调用C++的 StringTable::intern 方法,源码注释:当调用 intern 方法时,如果常量池中已经该字符串,则返回池中的字符串;否则将此字符串添加到常量池中,并返回字符串的引用。

package com.ctrip.ttd.whywhy;
class Test {
    public static void main(String args[]) {
        String s1 = new StringBuilder().append("String").append("Test").toString();
        System.out.println(s1.intern() == s1);

        String s2 = new StringBuilder().append("ja").append("va").toString();
        System.out.println(s2.intern() == s2);
    }
}

在 JDK6 和 JDK7 中结果不一样:

1、JDK6的执行结果:false false
对于这个结果很好理解。在JDK6中,常量池在永久代分配内存,永久代和Java堆的内存是物理隔离的,执行intern方法时,如果常量池不存在该字符串,虚拟机会在常量池中复制该字符串,并返回引用,所以需要谨慎使用intern方法,避免常量池中字符串过多,导致性能变慢,甚至发生PermGen内存溢出。

2、JDK7的执行结果:true false
对于这个结果就有点懵了。在JDK7中,常量池已经在Java堆上分配内存,执行intern方法时,如果常量池已经存在该字符串,则直接返回字符串引用,否则复制该字符串对象的引用到常量池中并返回,所以在JDK7中,可以重新考虑使用intern方法,减少String对象所占的内存空间。

对于变量s1,常量池中没有 “StringTest” 字符串,s1.intern() 和 s1都是指向Java对象上的String对象。
对于变量s2,常量池中一开始就已经存在 “java” 字符串,所以 s2.intern() 返回常量池中 “java” 字符串的引用。

String.intern()性能

常量池底层使用StringTable数据结构保存字符串引用,实现和HashMap类似,根据字符串的hashcode定位到对应的数组,遍历链表查找字符串,当字符串比较多时,会降低查询效率。

在JDK6中,由于常量池在PermGen中,受到内存大小的限制,不建议使用该方法。
在JDK7、8中,可以通过-XX:StringTableSize参数StringTable大小,下面通过几个测试用例看看intern方法的性能。

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(cost(1000000));
    }

    public static long cost(int num) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            String.valueOf(i).intern();
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }
}

执行一百万次intern()方法,不同StringTableSize的耗时情况如下:
1、-XX:StringTableSize=1009, 平均耗时23000ms;
2、-XX:StringTableSize=10009, 平均耗时2200ms;
3、-XX:StringTableSize=100009, 平均耗时200ms;
4、默认情况下,平均耗时400ms;

在默认StringTableSize下,执行不同次intern()方法的耗时情况如下:
1、一万次,平均耗时5ms;
2、十万次,平均耗时25ms;
3、五十万次,平均耗时130ms;
4、一百万次,平均耗时400ms;
5、五百万次,平均耗时5000ms;
6、一千万次,平均耗时15000ms;

从这些测试数据可以看出,尽管在Java 7以上对intern()做了细致的优化,但其耗时仍然很显著,如果无限制的使用intern()方法,将导致系统性能下降,不过可以将有限值的字符串放入常量池,提高内存利用率,所以intern()方法是一把双刃剑。

END。

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