【Java必修课】String.intern()原来还能这么用（原理与应用）

1 简介

string.intern()是jdk一早就提供的native方法，不由java实现，而是底层jvm实现，这让我们对它的窥探提高了难度。特别是在oracle收购了sun公司后，源代码不开源了，更无法深入研究了。但我们还是有必要尽量地去探索。

本文将主要讲解一下string.intern()方法的原理、特点，并介绍一个新奇的应用。

2 string的池化

方法intern()的作用就是将string池化，这个池是string的常量池。不同版本的jdk有不同的实现。

2.1 不同实现与不同内存空间

• jdk 6：intern()方法会把首先遇到的字符串复制一份到永久代中，然后返回永久中的实例引用；如果不是首次，说明常量池中已经有该字符串，直接返回池中的引用。常量池在永久代(permgen)中。
• jdk 7：intern()方法首次遇到字符串时，不会复制实例，而是直接把该字符串的引用记录在常量池中，并返回该引用；如果不是首次，则直接返回池中引用。jdk 7常量池在堆中。
• jdk 8：功能与jdk 7类似。常量池在元空间metaspace中，元空间不在虚拟机内存中，而是使用本地内存。

2.2 常量池大小差异

这个所谓的string常量池，其实就是一张哈希表，跟hashmap类似，所以也是有大小限制和哈希冲突可能。常量池越大，哈希冲突可能性越小。

• jdk 6早期版本，池大小为常量1009，后期变得可配置，通过参数-xx:stringtablesize=n指定。大小也会受限于永久代的大小，建议避免使用intern()方法，防止造成permgen内存溢出。

• jdk 7将常量池移到堆后，可以存放更多常量，也一样通过参数可配置大小。在java 7u40后，常量池默认大小增加到了60013。

• jdk 8默认大小一开始就是60013，依旧支持参数配置。

总的来说，-xx:stringtablesize的默认值在java 7u40以前为1009，java 7u40以后改为60013。

3 例子分析

通过例子，来理解一下就更清晰了。jdk 7和8应该表现一致，本文使用jdk 8。

3.1 jdk 8

先演示jdk 8的情况：

例子1

string str1 = new string("pkslow");
system.out.println(str1.intern() == str1);

结果：false

分析：因为使用了字面量，在编译期就会把字符串放到常量池，当使用new string()时，会创建新的对象。所以常量池中的引用与创建的对象引用不同。

例子2

string str1 ="pkslow";
system.out.println(str1.intern() == str1);

结果：true

分析：与上个例子对比，将常量池的地址赋值给了str1变量，所以相等。

例子3

string str1 = new stringbuilder("pk").append("slow").tostring();
system.out.println(str1.intern() == str1);

string str2 = new stringbuilder("pk").append("slow").tostring();
system.out.println(str2.intern() == str2);

结果：true false

分析：

（1）第一句创建了一个新的字符串对象，str1为其引用，调用str1.intern()时会把它的引用放到常量池中并返回，所以是同一个引用。

（2）在（1）中已经放在常量池了，所以str2.intern()返回的是str1，与str2不相等。

例子4

string str = new stringbuilder("ja").append("va").tostring();
system.out.println(str.intern() == str);

结果：false

分析：按理说与上个例子的（1）一样，应该为true才对。问题在于java它是一个比较特殊的字符串，已经在常量池中存在了，所以不相等。至于为何会存在，我的猜想是有两种可能：其它jdk的java代码有该常量；jvm代码直接把某些特殊字符串放到了常量池。这个没有深究了。

3.2 jdk 6的不同

当我们知道了原理后，不同表现就可以很容易判断出来了。如下例子：

string str1 = new stringbuilder("pk").append("slow").tostring();
system.out.println(str1.intern() == str1);

jdk 6结果：false

jdk 8结果：true

因为jdk 6对于首次遇到的字符串，会复制一份到常量池并返回其引用，与str1的引用不是同一个，所以为false。而jdk 8只是将str1的引用在常量池记录然后返回，还是同一个，所以为true。

知道了基本原理，更多情况就可以具体分析了，不再一一赘述。

4 一种少见的应用

之前已经说过，string.intern()方法本质就是维持了一个string的常量池，而且池里的string应该都是唯一的。这样，我们便可以利用这种唯一性，来做一些文章了。我们可以利用池里string的对象来做锁，实现对资源的控制。比如一个城市的某种资源同一时间只能一个线程访问，那就可以把城市名的string对象作为锁，放到常量池中去，同一时间只能一个线程获得。

具体代码如下：

import java.util.concurrent.executorservice;
import java.util.concurrent.executors;

public class stringinternmultithread {
    private string city;

    public stringinternmultithread(string city) {
        this.city = city;
    }

    public void handle() {
        synchronized (this.city.intern()) {
            system.out.println(city + ":fetched the lock");
            try {
                thread.sleep(1000);
            } catch (interruptedexception e) {
                e.printstacktrace();
            }
            system.out.println(city + ":release the lock");
        }
    }

    public static void main(string[] args) {
        executorservice executorservice = executors.newfixedthreadpool(6);
        stringinternmultithread guangzhou = new stringinternmultithread("guangzhou");
        stringinternmultithread shenzhen = new stringinternmultithread("shenzhen");
        stringinternmultithread beijing = new stringinternmultithread("beijing");
        executorservice.execute(guangzhou::handle);
        executorservice.execute(guangzhou::handle);
        executorservice.execute(guangzhou::handle);
        executorservice.execute(shenzhen::handle);
        executorservice.execute(shenzhen::handle);
        executorservice.execute(beijing::handle);

        executorservice.shutdown();
    }
}

运行结果如下：

guangzhou:fetched the lock
shenzhen:fetched the lock
beijing:fetched the lock
beijing:release the lock
shenzhen:release the lock
guangzhou:release the lock
shenzhen:fetched the lock
guangzhou:fetched the lock
shenzhen:release the lock
guangzhou:release the lock
guangzhou:fetched the lock
guangzhou:release the lock

可以看出，同一时间同一个城市不会同时获得资源，而不同城市可以同时获得资源来处理。这种案例其实有其它更优雅的方案，这不是本文的重点，就不赘述了。

5 总结

本文介绍了string.intern()方法的原理和不同jdk版本的表现，并通过多个例子与一个应用加深理解。希望对大家理解string和jvm有帮助。

---

欢迎关注公众号<南瓜慢说>，将持续为你更新...

多读书，多分享；多写作，多整理。