优化实战
了解了 String 的对象实现原理和特性,是时候要深入女神内心,结合实际场景,如何更上一层楼优化 String 对象的使用。
大字符串如何构建
既然 String 对象是不可变,所以我们在频繁拼接字符串的时候是否意味着创建多个对象呢?
String str = "癞蛤蟆撩青蛙" + "长的丑" + "玩的花";
是不是以为先生成「癞蛤蟆撩青蛙」对象,再生成「癞蛤蟆撩青蛙长的丑」对象,最后生成「癞蛤蟆撩青蛙长得丑玩的花」对象。
实际运行中,只有一个对象生成。
这是为什么呢?
虽然代码写的丑陋,但是编译器自动优化了代码。
再看下面例子:
String str = "小青蛙"; for(int i=0; i<1000; i++) { str += i; }
上面的代码编译后,你可以看到编译器同样对这段代码进行了优化。
Java 在进行字符串的拼接时,偏向使用 StringBuilder,这样可以提高程序的效率。
String str = "小青蛙"; for(int i=0; i<1000; i++) { str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString(); }
即使如此,还是循环内重复创建 StringBuilder
对象。
敲黑板
所以做字符串拼接的时候,我建议你还是要显示地使用 String Builder 来提升系统性能。
如果在多线程编程中,String 对象的拼接涉及到线程安全,你可以使用 StringBuffer。
运用 intern 节省内存
直接看intern()
方法的定义与源码:
intern()
是一个本地方法,它的定义中说的是,当调用 intern
方法时,如果字符串常量池中已经包含此字符串,则直接返回此字符串的引用。
否则将此字符串添加到常量池中,并返回字符串的引用。
如果不包含此字符串,先将字符串添加到常量池中,再返回此对象的引用。
什么情况下适合使用
intern()
方法?
Twitter 工程师曾分享过一个 String.intern()
的使用示例,Twitter 每次发布消息状态的时候,都会产生一个地址信息,以当时 Twitter 用户的规模预估,服务器需要 20G 的内存来存储地址信息。
public class Location { private String city; private String region; private String countryCode; private double longitude; private double latitude; }
考虑到其中有很多用户在地址信息上是有重合的,比如,国家、省份、城市等,这时就可以将这部分信息单独列出一个类,以减少重复,代码如下:
public class SharedLocation { private String city; private String region; private String countryCode; } public class Location { private SharedLocation sharedLocation; double longitude; double latitude; }
通过优化,数据存储大小减到了 20G 左右。
但对于内存存储这个数据来说,依然很大,怎么办呢?
Twitter 工程师使用 String.intern()
使重复性非常高的地址信息存储大小从 20G 降到几百兆,从而优化了 String 对象的存储。
核心代码如下:
SharedLocation sharedLocation = new SharedLocation(); sharedLocation.setCity(messageInfo.getCity().intern()); sharedLocation.setCountryCode(messageInfo.getRegion().intern()); sharedLocation.setRegion(messageInfo.getCountryCode().intern());
弄个简单例子方便理解:
String a =new String("abc").intern(); String b = new String("abc").intern(); System.out.print(a==b);
输出结果:true
。
在加载类的时候会在常量池中创建一个字符串对象,内容是「abc」。
创建局部 a 变量时,调用 new Sting() 会在堆内存中创建一个 String 对象,String 对象中的 char 数组将会引用常量池中字符串。
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对象的引用,有就返回引用。
创建 b 变量时,调用 new Sting() 会在堆内存中创建一个 String 对象,String 对象中的 char 数组将会引用常量池中字符串。
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对象的引用,有就返回引用给局部变量。
而刚在堆内存中的两个对象,由于没有引用指向它,将会被垃圾回收。
所以 a 和 b 引用的是同一个对象。
字符串分割有妙招
Split() 方法使用了正则表达式实现了其强大的分割功能,而正则表达式的性能是非常不稳定的。
使用不恰当会引起回溯问题,很可能导致 CPU 居高不下。
Java 正则表达式使用的引擎实现是 NFA(Non deterministic Finite Automaton,确定型有穷自动机)自动机,这种正则表达式引擎在进行字符匹配时会发生回溯(backtracking),而一旦发生回溯,那其消耗的时间就会变得很长,有可能是几分钟,也有可能是几个小时,时间长短取决于回溯的次数和复杂度。
所以我们应该慎重使用 Split()
方法,我们可以用String.indexOf()
方法代替 Split()
方法完成字符串的分割。
总结与思考
我们从 String 进化历程掌握了她的组成,不断的改变成员变量节约内存。
她的不可变性从而实现了字符串常量池,减少同一个字符串的重复创建,节约内存。
但也是因为这个特性,我们在做长字符串拼接时,需要显示使用 StringBuilder,以提高字符串的拼接性能。
最后,在优化方面,我们还可以使用 intern 方法,让变量字符串对象重复使用常量池中相同值的对象,进而节约内存。
最后,出一个问题给大家,欢迎在评论区留言,点赞对多的将获取码哥赠送的书籍。
通过三种不同的方式创建了三个对象,再依次两两匹配,每组被匹配的两个对象是否相等?代码如下:
String str1 = "abc"; String str2 = new String("abc"); String str3 = str2.intern(); assertSame(str1 == str2); assertSame(str2 == str3); assertSame(str1 == str3)