Java性能 -- 字符串

实现

在Java 6以及之前的版本中，String对象是对char数组进行了封装实现的对象
- 主要四个成员变量：char数组、偏移量offset、字符数量count、哈希值hash
- String对象通过offset和count两个属性来定位char数组，获取字符串
  - 这样可以高效快速地共享数组对象，同时节省内存空间，但也有可能会导致内存泄露
Java 7/8，String类中不再有offset和count两个变量
- 这样String对象占用的内存稍微少了一点
- 另外，String.substring不再共享char[]，从而解决了使用该方法可能导致的内存泄露问题
从Java 9开始，将char[]修改为byte[]，同时维护了一个新的属性coder，它是一个编码格式的标识
- 一个char字符占用16位，2个字节，用一个char去存储单字节编码的字符会非常浪费
- Java 9的String类为了节约内存空间，使用了占用8位，1个字节的byte数组来存放字符串
- coder的作用：使用length()或者indexOf()
  - coder有两个默认值：0代表LATIN1，1代表UTF16

不可变性

String是final类，char[]也是被private final修饰，这样实现了String对象的不可变性
好处
- 保证了String对象的安全性
- 保证了hash属性不会频繁变更，确保了唯一性，使得HashMap等容器得以实现相应的Key-Value缓存功能
- 可以实现字符串常量池

创建字符串对象

字面值

String s = "abc";
JVM首先会检查该对象是否在字符串常量池中，如果在，就返回该对象引用，否则新的字符串将在常量池中被创建
这种方式可以减少同一个值的字符串对象被重复创建，节约内存

new

String s = new String("abc");
首先，在编译类文件时，"abc"常量字符串将会放入到常量结构中，在类加载时，"abc"将会在常量池中创建
其次，在调用new时，JVM会调用String的构造函数，同时将引用常量池中的"abc"字符串，在堆内存中创建一个String对象
最后，s将引用刚刚创建的String对象

优化

拼接

String s = "ab" + "cd" + "ef";
- 编译器优化：String s = "ab" + "cd" + "ef";
String s = "abcdef"; for ( int i = 0; i < 1000 ; i++ ) { str = str + i; }
- 编译器优化：采用StringBuilder进行字符串拼接
- 但每次循环都会生成一个新的StringBuilder实例，同样也会降低系统性能
- 因此做字符串拼接时，最好显式使用StringBuilder

intern

在字符串常量中，默认会将对象放入到常量池中
在字符串变量中，对象是会创建在堆内存中，同时也会在常量池中创建一个字符串对象
- 并将常量池中字符串对象的char[]引用赋值给堆内存对象中，并返回堆内存对象引用
如果调用intern方法，会去查看字符串常量池中是否有等于该对象的字符串
- 如果没有，就在常量池中新增该对象，并返回该对象引用
- 如果有，就返回常量池中的字符串对象引用
- 而堆内存中原有的对象由于没有引用指向它，将会被回收掉
常量池的实现类似于一个HashTable，存量的数据越多，遍历的时间复杂度会增加

// 1. 在类加载时，在常量池中创建一个字符串对象“abc”
// 2. 创建a变量时，会在堆内存中创建一个字符串对象，该对象的char[]引用会指向常量池中的字符串对象的char[]
//      在调用intern方法之后，会去常量池中查找是否有等于该字符串的对象，这里是有的，直接返回，刚创建的堆对象会被回收
// 3. 创建b变量的逻辑类似
String a = new String("abc").intern();
String b = new String("abc").intern();
System.out.println(a == b); // true

String s1 = "abc"; // 常量池
String s2 = new String("abc"); // 堆内存
String s3 = s2.intern(); // 常量池
System.out.println(s1 == s2); // false
System.out.println(s2 == s3); // false
System.out.println(s1 == s3); // true