资深架构师教你String 常量池、 String.itern()
什么是常量
用final修饰的成员变量表示常量,值一旦给定就无法改变!
final修饰的变量有三种:静态变量、实例变量和局部变量,分别表示三种类型的常量。
class文件中的常量池
在class文件结构中,最头的4个字节用于存储魔数magic number,用于确定一个文件是否能被jvm接受,再接着4个字节用于存储版本号,前2个字节存储次版本号,后2个存储主版本号,再接着是用于存放常量的常量池,由于常量的数量是不固定的,所以常量池的入口放置一个u2类型的数据(constant_pool_count)存储常量池容量计数值。
常量池主要用于存放两大类常量:字面量(literal)和符号引用量(symbolic references),字面量相当于java语言层面常量的概念,如文本字符串,声明为final的常量值等,符号引用则属于编译原理方面的概念,包括了如下三种类型的常量:
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类和接口的全限定名
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字段名称和描述符
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方法名称和描述符
方法区中的运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分。
class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
运行时常量池相对于class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置入class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的就是string类的intern()方法。
常量池的好处
常量池是为了避免频繁的创建和销毁对象而影响系统性能,其实现了对象的共享。
例如字符串常量池,在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个常量池中。
(1)节省内存空间:常量池中所有相同的字符串常量被合并,只占用一个空间。
(2)节省运行时间:比较字符串时,==比equals()快。对于两个引用变量,只用==判断引用是否相等,也就可以判断实际值是否相等。
双等号==的含义
基本数据类型之间应用双等号,比较的是他们的数值。
复合数据类型(类)之间应用双等号,比较的是他们在内存中的存放地址。
几种基本类型的包装类和常量池
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java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术,
即byte,short,integer,long,character,boolean;
integer i1 = 40;integer i2 = 40;system.out.println(i1==i2);//输出true
这5种包装类默认创建了数值[-128,127]的相应类型的缓存数据,但是超出此范围仍然会去创建新的对象。
//integer 缓存代码 :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);//输出false -
两种浮点数类型的包装类float,double并没有实现常量池技术。
double i1=1.2;
double i2=1.2;
system.out.println(i1==i2);//输出false -
应用常量池的场景
(1)
integer i1=40;
java在编译的时候会直接将代码封装成integer i1=integer.valueof(40);
,从而使用常量池中的对象。(2)
integer i1 = new integer(40);
这种情况下会创建新的对象。integer i1 = 40;
integer i2 = new integer(40);
system.out.println(i1==i2);//输出false
string.itern()的基本原理
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。
所以明面上,它有两大好处,一是重复的字符串,会用同一个引用代替;二是字符串比较,不再需要逐个字符的equals()比较,而用==对比引用是否相同即可。
省内存效果只对长期存在的字符串有效
string.intern()没有神奇的地方,只在字符串生成后,再去常量池里查找引用。所以字符串最初生成时所花的内存,是省不掉的。
string s = new string(bytes, “utf-8”).intern();
string s = string.valueof(i).intern();
只有大量对象放在长期存在的集合里,里面是大量重复的字符串,或者对象的属性是重复的字符串时,省内存的效果才显现出来。短生命周期的字符串,gc要干的活是一样的。
执行路径上多次的==,才能抵消常量池hashmap查找的代价
==当然比equals()快得多,但常量池其实是个hashmap,依然没有神奇的地方,依然要执行hashmap的get操作,所以,一次hashcode() 和至少一次的equals()已经预付了,如果hash冲突,那equals()次数更多。
真的对性能影响甚微吗?
在我的服务化框架测试里,把几个header字段intern了,性能立马从七万五调到七万一 qps,原来从七万一升到七万五 ,曾做过多少效果甚微的优化加上一次netty使用的优化而成,现在它掉下来倒是飞快。
ps. 七万五 20%cpu这个数字,这两周的博客里都没升过了: (
小陷阱
来自r大的提醒, s.intern()是无效的,因为string是不变对象, string s1 = s.intern()后,这个s1才是个引用。