jvm之StringTable解读（一）

String在jdk9中存储结构变更

Motivation

The current implementation of the String class stores characters in a char array, using two bytes (sixteen bits) for each character. Data gathered from many different applications indicates that strings are a major component of heap usage and, moreover, that most String objects contain only Latin-1 characters. Such characters require only one byte of storage, hence half of the space in the internal char arrays of such String objects is going unused.

目前String类的实现将字符存储在一个char数组中，每个字符使用两个字节（16位）。从许多不同的应用中收集到的数据表明，字符串是堆使用的主要组成部分，此外，大多数字符串对象只包含Latin-1字符。这些字符只需要一个字节的存储空间，因此这些字符串对象的内部字符数组中有一半的空间没有被使用。

说明：我们建议将String类的内部表示方法从UTF-16字符数组改为字节数组加编码标志域。新的String类将根据字符串的内容，以ISO-8859-1/Latin-1（每个字符一个字节）或UTF-16（每个字符两个字节）的方式存储字符编码。编码标志将表明使用的是哪种编码。

与字符串相关的类，如AbstractStringBuilder、StringBuilder和StringBuffer将被更新以使用相同的表示方法，HotSpot VM的内在字符串操作也是如此。

这纯粹是一个实现上的变化，对现有的公共接口没有变化。目前没有计划增加任何新的公共API或其他接口。

迄今为止所做的原型设计工作证实了内存占用的预期减少，GC活动的大幅减少，以及在某些角落情况下的轻微性能倒退。

结论：String再也不用char[] 来存储了，改成了byte [] 加上编码标记，节约了一些空间

1. public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
2. @Stable
3. private final byte[] value;
4. }

String的基本特性

String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性。

• 当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
• 当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
• 当调用string的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。

通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。

字符串常量池是不会存储相同内容的字符串的 ！！！

String的String Pool是一个固定大小的Hashtable，默认值大小长度是1009。如果放进String Pool的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用String.intern时性能会大幅下降。

使用-XX:StringTablesize可设置StringTable的长度

• 在jdk6中StringTable是固定的，就是1009的长度，所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快。StringTablesize设置没有要求
• 在jdk7中，StringTable的长度默认值是60013，StringTablesize设置没有要求
• 在JDK8中，设置StringTable长度的话，1009是可以设置的最小值
  

String的内存分配

在Java语言中有8种基本数据类型和一种比较特殊的类型String。这些类型为了使它们在运行过程中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念。

常量池就类似一个Java系统级别提供的缓存。8种基本数据类型的常量池都是系统协调的，String类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种。

• 直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。
• 如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern()方法。这个后面重点谈

Java 6及以前，字符串常量池存放在永久代

Java 7中 Oracle的工程师对字符串池的逻辑做了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到Java堆内

• 所有的字符串都保存在堆（Heap）中，和其他普通对象一样，这样可以让你在进行调优应用时仅需要调整堆大小就可以了。
• 字符串常量池概念原本使用得比较多，但是这个改动使得我们有足够的理由让我们重新考虑在Java 7中使用String.intern()。

Java8元空间，字符串常量在堆

StringTable为什么要调整？

Synopsis: In JDK 7, interned strings are no longer allocated in the permanent generation of the Java heap, but are instead allocated in the main part of the Java heap (known as the young and old generations), along with the other objects created by the application. This change will result in more data residing in the main Java heap, and less data in the permanent generation, and thus may require heap sizes to be adjusted. Most applications will see only relatively small differences in heap usage due to this change, but larger applications that load many classes or make heavy use of the String.intern() method will see more significant differences.

简介：在JDK 7中，内部字符串不再分配在Java堆的永久代中，而是分配在Java堆的主要部分（称为年轻代和老年代），与应用程序创建的其他对象一起。这种变化将导致更多的数据驻留在主Java堆中，而更少的数据在永久代中，因此可能需要调整堆的大小。大多数应用程序将看到由于这一变化而导致的堆使用的相对较小的差异，但加载许多类或大量使用String.intern()方法的大型应用程序将看到更明显的差异。

String的基本操作

1. @Test
2. public void test1() {
3.     System.out.print1n("1"); //2321
4.     System.out.println("2");
5.     System.out.println("3");
6.     System.out.println("4");
7.     System.out.println("5");
8.     System.out.println("6");
9.     System.out.println("7");
10.     System.out.println("8");
11.     System.out.println("9");
12.     System.out.println("10"); //2330
13.     System.out.println("1"); //2321
14.     System.out.println("2"); //2322
15.     System.out.println("3");
16.     System.out.println("4");
17.     System.out.println("5");
18.     System.out.print1n("6");
19.     System.out.print1n("7");
20.     System.out.println("8");
21.     System.out.println("9");
22.     System.out.println("10");//2330
23. }

Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量，应该包含同样的Unicode字符序列（包含同一份码点序列的常量），并且必须是指向同一个String类实例。

1. class Memory {
2. public static void main(String[] args) {//line 1
3. int i= 1;//line 2
4. Object obj = new Object();//line 3
5. Memory mem = new Memory();//Line 4
6.         mem.foo(obj);//Line 5
7.     }//Line 9
8. private void foo(Object param) {//line 6
9. String str = param.toString();//line 7
10.         System.out.println(str);
11.     }//Line 8
12. }

字符串拼接操作

• 常量与常量的拼接结果在常量池，原理是编译期优化
• 常量池中不会存在相同内容的变量
• 只要其中有一个是变量，结果就在堆中。变量拼接的原理是StringBuilder
• 如果拼接的结果调用intern()方法，则主动将常量池中还没有的字符串对象放入池中，并返回此对象地址

代码举例1

1. public static void test1() {
2. // 都是常量，前端编译期会进行代码优化
3. // 通过idea直接看对应的反编译的class文件，
4. //会显示 String s1 = "abc"; 说明做了代码优化
5. String s1 = "a" + "b" + "c";  
6. String s2 = "abc"; 
7. 
8. // true，有上述可知，s1和s2实际上指向字符串常量池中的同一个值
9.       System.out.println(s1 == s2); 
10.   }

代码举例2

1. public static void test5() {
2. String s1 = "javaEE";
3. String s2 = "hadoop";
4. 
5. String s3 = "javaEEhadoop";
6. String s4 = "javaEE" + "hadoop";    
7. String s5 = s1 + "hadoop";
8. String s6 = "javaEE" + s2;
9. String s7 = s1 + s2;
10. 
11.     System.out.println(s3 == s4); // true 编译期优化
12.     System.out.println(s3 == s5); // false s1是变量，不能编译期优化
13.     System.out.println(s3 == s6); // false s2是变量，不能编译期优化
14.     System.out.println(s3 == s7); // false s1、s2都是变量
15.     System.out.println(s5 == s6); // false s5、s6 不同的对象实例
16.     System.out.println(s5 == s7); // false s5、s7 不同的对象实例
17.     System.out.println(s6 == s7); // false s6、s7 不同的对象实例
18. 
19. String s8 = s6.intern();
20.     System.out.println(s3 == s8); // true intern之后，s8和s3一样，指向字符串常量池中的"javaEEhadoop"
21. }

代码举例3

1. public void test6(){
2. String s0 = "beijing";
3. String s1 = "bei";
4. String s2 = "jing";
5. String s3 = s1 + s2;
6.     System.out.println(s0 == s3); // false s3指向对象实例，s0指向字符串常量池中的"beijing"
7. String s7 = "shanxi";
8. final String s4 = "shan";
9. final String s5 = "xi";
10. String s6 = s4 + s5;
11.     System.out.println(s6 == s7); // true s4和s5是final修饰的，编译期就能确定s6的值了
12. }

• 不使用final修饰，即为变量。如s3行的s1和s2，会通过new StringBuilder进行拼接
• 使用final修饰，即为常量。会在编译器进行代码优化。在实际开发中，能够使用final的，尽量使用