StringTable(2)

简介: StringTable

2.3 去重的好处

false
true复制代码

输出

String x = new String(new char[]{'a', 'b', 'c'}); // 野生的
String z = x.intern(); // 野生的 x 被复制后加入 StringTable,StringTable 中有了 "abc"
String y = "abc"; // 已有,不会产生新的对象,用的是 StringTable 中 "abc"
System.out.println(z == x);
System.out.println(z == y);复制代码

例子,代码同上面 1.7 相同

xsStringTableintern()如果没有将x引用的对象复制将复制后的对象加入返回 StringTable 对象xsStringTable复制代码
String x = ...;
String s = x.intern();复制代码

如果 StringTable 中没有(1.6 JDK 的做法)

true
true复制代码

输出

String x = new String(new char[]{'a', 'b', 'c'}); // 野生的
String z = x.intern(); // 野生的 x 加入 StringTable,StringTable 中有了 "abc"
String y = "abc"; // 已有,不会产生新的对象,用的是 StringTable 中 "abc"
System.out.println(z == x);
System.out.println(z == y);复制代码

例子

xsStringTableintern()如果没有将x引用的对象加入返回 StringTable 对象xsStringTable复制代码
String x = ...;
String s = x.intern();复制代码

如果 StringTable 中没有(1.7 以上 JDK 的做法)

true
false复制代码

输出

String x = new String(new char[]{'a', 'b', 'c'}); // 野生的
String y = "abc"; // 将 "abc" 加入 StringTable
String z = x.intern(); // 已有,返回 StringTable 中 "abc",即 y
System.out.println(z == y);
System.out.println(z == x);复制代码

例子

xsStringTableintern()如果已有返回 StringTable 对象xsStringTable复制代码

总会返回家养的 String 对象

String x = ...;
String s = x.intern();复制代码

如果 StringTable 中已有

它会尝试将调用者放入 StringTable

public native String intern();复制代码

字符串提供了 intern 方法来实现去重,让字符串对象有机会受到 StringTable 的管理

野生的字符串也有机会得到教育

子曰:有教无类

 -  《 论语· 卫灵公

2.2 收留野生字符串

当代码运行到一个字面量 "abc" 时,会首先检查 StringTable 中有没有相同的 key,如果没有,创建新字符串对象加入;否则直接返回已有的字符串对象

如何保证家养的字符串对象不重复呢?JDK 使用了 StringTable 来解决,StringTable 是采用 c++ 代码编写的,数据结构上就是一个 hash 表,字符串对象就充当 hash 表中的 key,key 的不重复性,是 hash 表的基本特性

  • 字面量方式创建的字符串,会放入 StringTable 中,StringTable 管理的字符串,才具有不重复的特性,这种就像是家养的
  • 而 char[],byte[],int[],String,以及 + 方式本质上都是使用 new 来创建,它们都是在堆中创建新的字符串对象,不会考虑字符串重不重复,这种就像是野生的,野生字符串的缺点就是如果存在大量值相同的字符串,对内存占用非常严重

前面我们讲解了 String 的六种创建方式,除了字面量方式创建的字符串是家养的以外,其它方法创建的字符串都是野生的。什么意思呢?

其实字符串也一样,分为家养的和野生的。

京城何日多灯火,让星也羞臊。时有弦月清冷,照我无聊

 - 米人《夜辍香山》

2.1 家养与野生

二、字符串之家 - StringTable

JDK 9 当然做的更为专业,可以适配生成不同的参数个数、类型的 MethodHandle,但原理就是这样。

hello,world复制代码

输出

String x = "hello,";
String y = "world";
String s = (String) mh.invoke(x, y);复制代码

最终就可以使用该 MethodHandle 反射完成字符串拼接了

// 生成匿名类所需字节码
byte[] bytes = dump();
// 根据字节码生成匿名类.class
Class<?> innerClass = UnsafeAccessor.UNSAFE
    .defineAnonymousClass(TestString4.class, bytes, null);
// 确保匿名类初始化
UnsafeAccessor.UNSAFE.ensureClassInitialized(innerClass);
// 找到匿名类中 String concat(String x, String y)
MethodHandle mh = MethodHandles.lookup().findStatic(
    innerClass,
    "concat", 
    MethodType.methodType(String.class, String.class, String.class)
);复制代码

接下来就可以生成匿名类,供 MethodHandler 反射调用

public static String concat(String x, String y) {
    return new StringBuilder().append(x).append(y).toString();
}复制代码

这么多字节码主要目的仅仅是生成一个匿名类的字节码,其中包括了拼接方法

public static byte[] dump() {
    ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
    FieldVisitor fv;
    MethodVisitor mv;
    AnnotationVisitor av0;
    cw.visit(52, ACC_PUBLIC + ACC_SUPER, "cn/itcast/string/TestString4", null, "java/lang/Object", null);
    cw.visitSource("TestString4.java", null);
    {
        mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
        mv.visitCode();
        Label l0 = new Label();
        mv.visitLabel(l0);
        mv.visitLineNumber(3, l0);
        mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
        mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false);
        mv.visitInsn(RETURN);
        Label l1 = new Label();
        mv.visitLabel(l1);
        mv.visitLocalVariable("this", "Lcn/itcast/string/TestString4;", null, l0, l1, 0);
        mv.visitMaxs(1, 1);
        mv.visitEnd();
    }
    {
        mv = cw.visitMethod(ACC_PUBLIC + ACC_STATIC, "concat", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;", null, null);
        mv.visitCode();
        Label l0 = new Label();
        mv.visitLabel(l0);
        mv.visitLineNumber(9, l0);
        mv.visitTypeInsn(NEW, "java/lang/StringBuilder");
        mv.visitInsn(DUP);
        mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/StringBuilder", "<init>", "()V", false);
        mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
        mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/lang/StringBuilder", "append", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;", false);
        mv.visitVarInsn(ALOAD, 1);
        mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/lang/StringBuilder", "append", "(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;", false);
        mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL, "java/lang/StringBuilder", "toString", "()Ljava/lang/String;", false);
        mv.visitInsn(ARETURN);
        Label l1 = new Label();
        mv.visitLabel(l1);
        mv.visitLocalVariable("x", "Ljava/lang/String;", null, l0, l1, 0);
        mv.visitLocalVariable("y", "Ljava/lang/String;", null, l0, l1, 1);
        mv.visitMaxs(2, 2);
        mv.visitEnd();
    }
    cw.visitEnd();
    return cw.toByteArray();
}复制代码

可以使用 asm 生成匿名类字节码

public class UnsafeAccessor {
    static Unsafe UNSAFE;
    static {
        try {
            Field theUnsafe = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            theUnsafe.setAccessible(true);
            UNSAFE = (Unsafe) theUnsafe.get(null);
        } catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}复制代码

Unsafe 对象访问类

2. 字节码生成方法

但这样需要自己提供 concat 方法,而且其参数个数都固定死了,能否动态生成这么一个方法呢,答案是肯定的,为了简化生成逻辑,这里我仍然以固定参数为例

hello,world复制代码

输出

String x = "hello,";
String y = "world";
MethodHandle mh = MethodHandles.lookup().findStatic(
    TestString4.class,
    "concat", 
    MethodType.methodType(String.class, String.class, String.class)
);
String s = (String) mh.invoke(x,y);
System.out.println(s);复制代码

用 MethodHandle 反射调用

public static String concat(String x, String y) {
    return new StringBuilder().append(x).append(y).toString();
}复制代码

提供一个拼接方法

1. 方法手动生成
public static String concat(String x, String y) {
    return new StringBuilder().append(x).append(y).toString();
}复制代码

其中 + 可以被 invokedynamic 优化为多种实现策略,如果让我自己来实现,我仅会用 StringBuilder 来拼接,因此我希望 x+y 能够被翻译为对下面方法的调用

String x = "hello,";
String y = "world";
String s = x + y;复制代码

先说明一下我的目的

接下来我模拟其中一种策略的实现过程:以字节码指令生成拼接方法为例



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