String能存储多少个字符?

本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列,0.5-2RCU 50GB
云原生数据库 PolarDB MySQL 版,Serverless 5000PCU 100GB
云数据库 Redis 版,社区版 2GB
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简介: 这篇内容讨论了Java中String的长度限制。编译时,如果字符串长度大于等于65535,编译器将报错。这是由于`CONSTANT_Utf8`常量池项的长度字段是16位无符号整数,最大值为65535。而在运行时,虽然理论上String的最大长度是2^31-1,但实际长度受限于JVM内存,最大可能占用约2GB内存,超过可能导致OutOfMemoryError。JDK9以后,对于LATIN1字符的字符串,存储优化使用byte数组,节省内存。
  1. 首先String的length方法返回是int。所以理论上长度一定不会超过int的最大值。
  2. 编译器源码如下,限制了字符串长度大于等于65535就会编译不通过

java

  1. 复制代码
private void checkStringConstant(DiagnosticPosition var1, Object var2) {
    if (this.nerrs == 0 && var2 != null && var2 instanceof String &&   ((String)var2).length() >= 65535) {
        this.log.error(var1, "limit.string", new Object[0]);
        ++this.nerrs;
    }
}
  1. Java中的字符常量都是使用UTF8编码的,UTF8编码使用1~4个字节来表示具体的Unicode字符。所以有的字符占用一个字节,而我们平时所用的大部分中文都需要3个字节来存储。

ini

  1. 复制代码
//65534个字母,编译通过
String s1 = "dd..d";

//21845个中文”自“,编译通过
String s2 = "自自...自";

//一个英文字母d加上21845个中文”自“,编译失败
String s3 = "d自自...自";
  1. 对于s1,一个字母d的UTF8编码占用一个字节,65534字母占用65534个字节,长度是65534,长度和存储都没超过限制,所以可以编译通过。
    对于s2,一个中文占用3个字节,21845个正好占用65535个字节,而且字符串长度是21845,长度和存储也都没超过限制,所以可以编译通过。
    对于s3,一个英文字母d加上21845个中文”自“占用65536个字节,超过了存储最大限制,编译失败。
  2. JVM规范对常量池有所限制。量池中的每一种数据项都有自己的类型。Java中的UTF-8编码的Unicode字符串在常量池中以CONSTANTUtf8类型表示。CONSTANTUtf8的数据结构如下:

ini

  1. 复制代码
CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag;
    u2 length;
    u1 bytes[length];
}
  1. 我们重点关注下长度为 length 的那个bytes数组,这个数组就是真正存储常量数据的地方,而 length 就是数组可以存储的最大字节数。length 的类型是u2,u2是无符号的16位整数,因此理论上允许的的最大长度是2^16-1=65535。所以上面byte数组的最大长度可以是65535
  2. 运行时限制
    String 运行时的限制主要体现在 String 的构造函数上。下面是 String 的一个构造函数:

java

  1. 复制代码
public String(char value[], int offset, int count) {
    ...
}
  1. 上面的count值就是字符串的最大长度。在Java中,int的最大长度是2^31-1。所以在运行时,String 的最大长度是2^31-1。
    但是这个也是理论上的长度,实际的长度还要看你JVM的内存。我们来看下,最大的字符串会占用多大的内存。

ini

  1. 复制代码
(2^31-1)*16/8/1024/1024/1024 = 2GB
  1. 所以在最坏的情况下,一个最大的字符串要占用4GB的内存。如果你的虚拟机不能分配这么多内存的话,会直接报错的。

补充 JDK9以后对String的存储进行了优化。底层不再使用char数组存储字符串,而是使用byte数组。对于LATIN1字符的字符串可以节省一倍的内存空间。


转载来源:https://juejin.cn/post/7343883765540831283

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