JVM系列之:String.intern和stringTable

簡介

StringTable是什麼？它和String.intern有什麼關係呢？在字符串對象的建立過程當中，StringTable有起到了什麼做用呢？

一切的答案都在本文中，快來看看吧。

intern簡介

intern是String類中的一個native方法，因此它底層是用c++來實現的。感興趣的同窗能夠去查看下JVM的源碼瞭解更多的內容。

這裏咱們主要談一下intern的做用。

intern返回的是這個String所表明的對象，怎麼理解呢？

String class維護了一個私有的String pool, 這個String pool也叫StringTable,中文名字叫作字符串常量池。

當咱們調用intern方法的時候，若是這個StringTable中已經包含了一個相同的String對象（根據equals（Object）方法來判斷兩個String對象是否相等），那麼將會直接返回保存在這個StringTable中的String。

若是StringTable中沒有相同的對象，那麼這個String對象將會被加入StringTable，並返回這個String對象的引用。

因此，當且僅當 s.equals(t) 的時候s.intern() == t.intern()。

intern和字符串字面量常量

咱們知道在類文件被編譯成class文件時，每一個class文件都有一個常量池，常量池中存了些什麼東西呢？

字符串常量，類和接口名字，字段名，和其餘一些在class中引用的常量。

看一個很是簡單的java類：

public class SimpleString {
    public String site="www.flydean.com";
}

而後看一下編譯出來的class文件中的Constant Pool：

Constant pool:
   #1 = Methodref          #2.#3          // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #4             // java/lang/Object
   #3 = NameAndType        #5:#6          // "<init>":()V
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = String             #8             // www.flydean.com
   #8 = Utf8               www.flydean.com
   #9 = Fieldref           #10.#11        // com/flydean/SimpleString.site:Ljava/lang/String;
  #10 = Class              #12            // com/flydean/SimpleString
  #11 = NameAndType        #13:#14        // site:Ljava/lang/String;
  #12 = Utf8               com/flydean/SimpleString
  #13 = Utf8               site
  #14 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #15 = Utf8               Code
  #16 = Utf8               LineNumberTable
  #17 = Utf8               LocalVariableTable
  #18 = Utf8               this
  #19 = Utf8               Lcom/flydean/SimpleString;
  #20 = Utf8               SourceFile
  #21 = Utf8               SimpleString.java

上面的結果，咱們能夠看到class常量池中的index 7存放了一個字符串，這個字符串的實際內容存放在index 8中，是一個變種的Utf8的編碼。

#7 = String             #8             // www.flydean.com
   #8 = Utf8               www.flydean.com

好了，如今問題來了，class文件中的常量池在運行時須要轉換成爲JVM可以識別的運行時常量池，這個運行時的常量池和StringTable和intern有什麼關係呢？

在java對象的實例化過程當中，全部的字符串字面量都會在實例化的時候自動調用intern方法。

若是是第一次調用，則會建立新的String對象，存放在String Table中，並返回該String對象的引用。

分析intern返回的String對象

從上面的圖中，咱們也能夠出來String Table中存儲的是一個String對象，它和普通的String對象沒有什麼區別，也分爲對象頭，底層的byte數組引用，int hash值等。

若是你不相信，可使用JOL來進行分析：

log.info("{}", ClassLayout.parseInstance("www.flydean.com".intern()).toPrintable());

看下輸出結果：

INFO com.flydean.StringInternJOL - java.lang.String object internals:
 OFFSET  SIZE      TYPE DESCRIPTION                               VALUE
      0     4           (object header)                           05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
      4     4           (object header)                           00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
      8     4           (object header)                           77 1a 06 00 (01110111 00011010 00000110 00000000) (399991)
     12     4    byte[] String.value                              [119, 119, 119, 46, 102, 108, 121, 100, 101, 97, 110, 46, 99, 111, 109]
     16     4       int String.hash                               0
     20     1      byte String.coder                              0
     21     1   boolean String.hashIsZero                         false
     22     2           (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 2 bytes external = 2 bytes total

分析實際的問題

有了上面的知識，讓咱們分析一下下面的實際問題吧：

String a =new String(new char[]{'a','b','c'});
        String b = a.intern();
        System.out.println(a == b);

        String x =new String("def");
        String y = x.intern();
        System.out.println(x == y);

兩個很簡單的例子，答案是什麼呢？ 答案是true和false。

第一個例子按照上面的原理很好理解，在構建String a的時候，String table中並無」abc「這個字符串實例。因此intern方法會將該對象添加到String table中，並返回該對象的引用。

因此a和b實際上是一個對象，返回true。

那麼第二個例子呢？初始化String的時候，不是也沒有」def「這個字符串嗎？爲何回返回false呢？

還記得咱們上面一個小節分析的嗎？全部的字符串字面量在初始化的時候會默認調用intern方法。

也就是說」def「在初始化的時候，已經調用了一次intern了，這個時候String table中已經有」def「這個String了。

因此x和y是兩個不一樣的對象，返回的是false。

注意，上面的例子是在JDK7+以後運行的，若是你是在JDK6中運行，那麼獲得的結果都是false。

JDK6和JDK7有什麼不一樣呢？

在JDK6中，StringTable是存放在方法區中的，而方法區是放在永久代中的。每次調用intern方法，若是String Table中不存在該String對象，則會將該String對象進行一次拷貝，並返回拷貝後String對象的引用。

由於作了一次拷貝，因此引用的不是同一個對象了。結果爲false。

在JDK7以後，StringTable已經被轉移到了java Heap中了，調用intern方法的時候，StringTable能夠直接將該String對象加入StringTable，從而指向的是同一個對象。

G1中的去重功能

若是頻繁的進行String的複製，其實是很是消耗內存空間的。因此在G1垃圾回收器中，可使用下面的：

-XX:+UseStringDeduplication

來開啓String的去重功能。

咱們還記得String對象的底層結構吧，就是一個byte[]數組，String去重的原理就是讓多個字符串對象底層的byte數組指向同一個地方。從而節省內存。

咱們能夠經過使用：

-XX:+PrintStringTableStatistics

參數來查看StringTable的大小。並經過：

-XX:StringTableSizen=n

來指定StringTable的大小。

總結

本文講了String.intern和String table的關係，若是有什麼錯誤或者遺漏的地方，歡迎你們留言給我！

本文做者：flydean程序那些事

本文連接：http://www.flydean.com/jvm-string-intern/

本文來源：flydean的博客

歡迎關注個人公衆號:程序那些事，更多精彩等着您！