【Java必修課】String.intern()原來還能這麼用（原理與應用）

1 簡介

String.intern()是JDK一早就提供的native方法，不禁Java實現，而是底層JVM實現，這讓咱們對它的窺探提升了難度。特別是在Oracle收購了Sun公司後，源代碼不開源了，更沒法深刻研究了。但咱們仍是有必要儘可能地去探索。

本文將主要講解一下String.intern()方法的原理、特色，並介紹一個新奇的應用。

2 String的池化

方法intern()的做用就是將String池化，這個池是String的常量池。不一樣版本的JDK有不一樣的實現。

2.1 不一樣實現與不一樣內存空間

• JDK 6：intern()方法會把首先遇到的字符串複製一份到永久代中，而後返回永久中的實例引用；若是不是首次，說明常量池中已經有該字符串，直接返回池中的引用。常量池在永久代(PermGen)中。
• JDK 7：intern()方法首次遇到字符串時，不會複製實例，而是直接把該字符串的引用記錄在常量池中，並返回該引用；若是不是首次，則直接返回池中引用。JDK 7常量池在堆中。
• JDK 8：功能與JDK 7相似。常量池在元空間Metaspace中，元空間不在虛擬機內存中，而是使用本地內存。

2.2 常量池大小差別

這個所謂的String常量池，其實就是一張哈希表，跟HashMap相似，因此也是有大小限制和哈希衝突可能。常量池越大，哈希衝突可能性越小。

• JDK 6早期版本，池大小爲常量1009，後期變得可配置，經過參數-XX:StringTableSize=N指定。大小也會受限於永久代的大小，建議避免使用intern()方法，防止形成PermGen內存溢出。

• JDK 7將常量池移到堆後，能夠存放更多常量，也同樣經過參數可配置大小。在Java 7u40後，常量池默認大小增長到了60013。

• JDK 8默認大小一開始就是60013，依舊支持參數配置。

總的來講，-XX:StringTableSize的默認值在Java 7u40之前爲1009，Java 7u40之後改成60013。

3 例子分析

經過例子，來理解一下就更清晰了。JDK 7和8應該表現一致，本文使用JDK 8。

3.1 JDK 8

先演示JDK 8的狀況：

例子1

String str1 = new String("pkslow");
System.out.println(str1.intern() == str1);

結果：false

分析：由於使用了字面量，在編譯期就會把字符串放到常量池，當使用new String()時，會建立新的對象。因此常量池中的引用與建立的對象引用不一樣。

例子2

String str1 ="pkslow";
System.out.println(str1.intern() == str1);

結果：true

分析：與上個例子對比，將常量池的地址賦值給了str1變量，因此相等。

例子3

String str1 = new StringBuilder("pk").append("slow").toString();
System.out.println(str1.intern() == str1);

String str2 = new StringBuilder("pk").append("slow").toString();
System.out.println(str2.intern() == str2);

結果：true false

分析：

（1）第一句建立了一個新的字符串對象，str1爲其引用，調用str1.intern()時會把它的引用放到常量池中並返回，因此是同一個引用。

（2）在（1）中已經放在常量池了，因此str2.intern()返回的是str1，與str2不相等。

例子4

String str = new StringBuilder("ja").append("va").toString();
System.out.println(str.intern() == str);

結果：false

分析：按理說與上個例子的（1）同樣，應該爲true纔對。問題在於java它是一個比較特殊的字符串，已經在常量池中存在了，因此不相等。至於爲什麼會存在，個人猜測是有兩種可能：其它JDK的Java代碼有該常量；JVM代碼直接把某些特殊字符串放到了常量池。這個沒有深究了。

3.2 JDK 6的不一樣

當咱們知道了原理後，不一樣表現就能夠很容易判斷出來了。以下例子：

String str1 = new StringBuilder("pk").append("slow").toString();
System.out.println(str1.intern() == str1);

JDK 6結果：false

JDK 8結果：true

由於JDK 6對於首次遇到的字符串，會複製一份到常量池並返回其引用，與str1的引用不是同一個，因此爲false。而JDK 8只是將str1的引用在常量池記錄而後返回，仍是同一個，因此爲true。

知道了基本原理，更多狀況就能夠具體分析了，再也不一一贅述。

4 一種少見的應用

以前已經說過，String.intern()方法本質就是維持了一個String的常量池，並且池裏的String應該都是惟一的。這樣，咱們即可以利用這種惟一性，來作一些文章了。咱們能夠利用池裏String的對象來作鎖，實現對資源的控制。好比一個城市的某種資源同一時間只能一個線程訪問，那就能夠把城市名的String對象做爲鎖，放到常量池中去，同一時間只能一個線程得到。

具體代碼以下：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class StringInternMultiThread {
    private String city;

    public StringInternMultiThread(String city) {
        this.city = city;
    }

    public void handle() {
        synchronized (this.city.intern()) {
            System.out.println(city + ":Fetched the lock");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(city + ":Release the lock");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(6);
        StringInternMultiThread guangzhou = new StringInternMultiThread("Guangzhou");
        StringInternMultiThread shenzhen = new StringInternMultiThread("Shenzhen");
        StringInternMultiThread beijing = new StringInternMultiThread("Beijing");
        executorService.execute(guangzhou::handle);
        executorService.execute(guangzhou::handle);
        executorService.execute(guangzhou::handle);
        executorService.execute(shenzhen::handle);
        executorService.execute(shenzhen::handle);
        executorService.execute(beijing::handle);

        executorService.shutdown();
    }
}

運行結果以下：

Guangzhou:Fetched the lock
Shenzhen:Fetched the lock
Beijing:Fetched the lock
Beijing:Release the lock
Shenzhen:Release the lock
Guangzhou:Release the lock
Shenzhen:Fetched the lock
Guangzhou:Fetched the lock
Shenzhen:Release the lock
Guangzhou:Release the lock
Guangzhou:Fetched the lock
Guangzhou:Release the lock

能夠看出，同一時間同一個城市不會同時得到資源，而不一樣城市能夠同時得到資源來處理。這種案例其實有其它更優雅的方案，這不是本文的重點，就不贅述了。

5 總結

本文介紹了String.intern()方法的原理和不一樣JDK版本的表現，並經過多個例子與一個應用加深理解。但願對你們理解String和JVM有幫助。

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