字符串性能優化不容小覷

String對象是咱們平常工做中使用最頻繁的對象，它的性能問題也是咱們最容易忽略的。String對象做爲Java語言中最重要的數據類型，是內存中佔據空間最大的對象，高效地使用字符串，能夠提高系統的總體性能。

今天這篇文章咱們從String對象的實現、特性以及實際使用中的優化三方面，來深刻了解String對象。

String對象是如何實現的

在Java更新的版本變化中，對String對象已經作了大量的優化，來節約內存空間，提高String對象在系統中的性能。來看看在Java版本迭代中String的優化過程;

• 在Java6以及之前的版本中，String對象是對char數組進行了封裝實現的對象，主要有四個成員變量：char數組、偏移量offset、字符數量count、哈希值hash。

• 在Java7和8版本中，Java對String類作了改變，再也不有offset和count兩個變量，這樣能夠稍微減小String對象佔用的內存。同時，String.substring()再也不共享char[],從而解決了使用該方法可能致使的內存泄露問題。

• 從Java9版本開始，char[]改爲了byte[]，又維護了一個新的屬性coder，它是一個編碼格式的標識。

爲何從char[]改變成byte[]，咱們都知道一個char字符佔用16位，2個字節，這種狀況在存儲單字節編碼內的字符就有點浪費。Java9中String類爲了更加節約內存空間，選擇了佔用8位，1字節的byte數組來存放字符串。

新屬性coder的做用是在計算字符串長度或者使用indexOf()函數時，咱們須要根據這個字段，判斷如何計算字符串長度。coder屬性默認有0和1兩個值，0表明Latin-1（單字節編碼），1表明UTF-16。若是String判斷字符串只包含了Latin-1，則coder屬性值爲0，反之則爲1.

String對象的不可變性

咱們發如今String對象實現中， 不只實現代碼的String類被final關鍵字修飾，並且遍歷charp[]也被final修飾。類被final修飾表明String類不能被繼承，而charp[]被private和final修飾，表明了String對象不可被更改。Java實現的這個特性叫作String對象的不可變性，即String對象一旦被建立成功就不能進行修改了。

String對象不可變性有哪些好處？

1. 保證了String對象的安全性。若是 String 對象是可變的，那麼 String 對象將可能被惡意修改。

2. 保證了hash屬性值不會頻繁變動，確保了惟一性，使得相似 HashMap 容器才能實現相應的 key-value 緩存功能。

3. 能夠實現字符串常量池。Java中有兩種建立字符串對象的方式，一種是經過字符串常量的方式建立，另一種是字符串變量經過new的形式建立。

當咱們使用字符串常量建立字符串對象時，JVM會先檢查該對象是在字符串常量池中，若是在就返回該對象的引用，不然新建立一個字符串對象保存到字符串常量池，並使用這個引用。這種方式能夠減小同一個值的字符串對象的重複建立，節約了內存空間。

當咱們使用new的形式建立，好比String str = new String(「abc」)，在編譯類文件的時候，「abc」常量字符串將會放入常量結構中，在類加載時，「abc」將會放到常量池中建立，在調用new時，JVM命令將會調用String的構造函數，同時引用常量池中的「abc"字符串，在堆內存中建立一個String對象，最後 str引用String對象。

String對象的優化

上邊咱們瞭解了String對象實現原理和特性，下邊將結合實際場景，看看String對象在咱們實際使用中有哪些須要注意的地方。

1. 字符串拼接

在編程過程當中，字符串的拼接很常見。前邊咱們也說了String對象是不可變的，若是咱們使用String對象相加，拼接咱們想要的字符串，就會產生多個對象。例如以下代碼：

String str = "ab" + "cd" + "ef";

分析可知，首先會生成ab對象，再生成abcd對象，最後生成abcdef對象，從理論上講，這樣作的效率很低。可是實際運行中，咱們發現只有一個對象生成，這是爲何？咱們再來看看編譯後的代碼，你會發現上邊的代碼編譯器自動作了優化，以下：

String str = "abcdef";

上面介紹的是字符串常量的累加，再來看看字符串變量的累加：

String str = "abcdef";for (int i = 0; i<1000;i++) {  str = str + i;}

編譯後，咱們能夠看到編譯器一樣對這段代碼進行了優化，Java在進行字符串拼接時，偏向於使用StringBuilder，這樣能夠提升程序的效率。

String str = "abcdef";for(int i=0; i<1000; i++) {            str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString();}

咱們能夠看到即便使用‘’+」號做爲字符串拼接，也同樣被編譯器優化成StringBuilder的方式，可是，仔細一看，你會發現編譯器優化後的代碼，每次循環的時候都會生成一個新的StringBuilder對象，一樣會下降系統的性能。

咱們平時作字符串拼接的時候，建議顯示地使用StringBuilder來提高系統性能，若是是多線程編程中，String對象的拼接涉及到線程安全，可使用StringBuffer。因爲StringBuffer是線程安全的，涉及到鎖競爭，因此從性能上說，要比StringBuilder差一些。

2.  使用String.intern節省內存

在每次賦值的時候使用 String 的 intern 方法，若是常量池中有相同值，就會重複使用該對象，返回對象引用，爲了更好的理解，咱們舉一個簡單的例子來看一下：

String a =new String("abc").intern();String b = new String("abc").intern(); if(a==b) {    System.out.print("a==b");}

輸出結果,a==b，分析一下;

建立 a 變量時，調用 new Sting() 會在堆內存中建立一個 String 對象，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中字符串。在調用 intern 方法以後，會去常量池中查找是否有等於該字符串對象的引用，有就返回引用。

建立 b 變量時，調用 new Sting() 會在堆內存中建立一個 String 對象，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中字符串。在調用 intern 方法以後，會去常量池中查找是否有等於該字符串對象的引用，有就返回引用。

而在堆內存中的兩個對象，因爲沒有引用指向它，將會被垃圾回收。因此 a 和 b 引用的是同一個對象。

若是在運行時，建立字符串對象，將會直接在堆內存中建立，不會在常量池中建立。因此動態建立的字符串對象，調用 intern 方法，在 JDK1.6 版本中會去常量池中建立運行時常量以及返回字符串引用，在 JDK1.7 版本以後，會將堆中的字符串常量的引用放入到常量池中，當其它堆中的字符串對象經過 intern 方法獲取字符串對象引用時，則會去常量池中判斷是否有相同值的字符串的引用，此時有，則返回該常量池中字符串引用，跟以前的字符串指向同一地址的字符串對象。

用一張圖來總結String字符串的建立和分配內存地址的狀況:

使用 intern 方法須要注意的一點是，必定要結合實際場景。由於常量池的實現是相似於一個 HashTable 的實現方式，HashTable 存儲的數據越大，遍歷的時間複雜度就會增長。若是數據過大，會增長整個字符串常量池的負擔。

3. 如何使用字符串的分割方法

分割字符串咱們經常使用的方法就是Split()方法，Split()方法使用了正則表達式實現了其強大的分割能力，可是正則表達式的性能是很不穩定的，使用不當就會引發回溯問題，頗有可能致使CPU居高不下。

在平常使用的時候，能夠用String.indexOf()方法代替Split()方法完成對字符串的分割，若是沒法知足須要，在使用Split()方法的時候對回溯問題要加以重視。

最後

以一個小問題結束本次分享，下邊每組匹配的兩個對象是否相等？

String str1= "abc";String str2= new String("abc");String str3= str2.intern();assertSame(str1==str2);assertSame(str2==str3);assertSame(str1==str3)