JVM基础篇-StringTable-Toy模板网

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StringTable

特性

常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
字符串变量拼接的原理是 StringBuilder （1.8）
字符串常量拼接的原理是编译期优化
可以使用 intern 方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池
- 1.8 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象返回
- 1.6 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池，会把串池中的对象返回

场景1

package com.vmware.jvm;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        String a="a";
        String b="b";
        String c="ab";
    }
}

在JVM中会预先准备好一块内存空间 StringTable [] ，其内容为空数据结构采用HashTable
此时符号a、b、ab都还是常量池中的符号，还没有变为java字符串对象
ldc #2会将a符号变为a字符串对象，然后判断StringTable中是否存在字符串a,如果不存在则添加到StringTable中，否则直接使用StringTable中的串
ldc #3会将b符号变为b字符串对象然后判断StringTable中是否存在字符串b,如果不存在则添加到StringTable中，否则直接使用StringTable中的串
ldc #4会将ab符号变为ab字符串对象然后判断StringTable中是否存在字符串ab,如果不存在则添加到StringTable中，否则直接使用StringTable中的串
执行结束后: StringTable [“a”,“b”,“ab”]

❗️ 注意:字符串不会预先加载到StringTable中，而是当使用该字符串时才会被加载，其行为为懒惰型

反编译代码

      stack=1, locals=4, args_size=1
         0: ldc           #2                  // String a  
         2: astore_1                                       
         3: ldc           #3                  // String b  
         5: astore_2                                       
         6: ldc           #4                  // String ab 
         8: astore_3                                       
         9: return

场景2

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "a";
        String b = "b";
        String c = "ab";
        String d = a + b;
    }
}

反编译如下

9: new           #5                  // class java/lang/StringBuilder //new StringBuilder()
12: dup
13: invokespecial #6                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 调用无参构造方法
16: aload_1                           //从LocalVariableTable中加载1号槽的变量"a"
17: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; //调用StringBuild().append("a")
20: aload_2                           //从LocalVariableTable中加载2号槽的变量"b"
21: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;//调用StringBuild().append("b")
24: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
//调用toString()方法  -> new String("ab");
27: astore        4                   //存储到LocalVariableTable4号槽

StringBuild toString方法源码

 	@Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }

相当于

new StringBuild().append("a").append("b").toString();

调用new String(“ab”)后相当于在堆中创建了一个新的字符串对象，所以

d==c  //false d在堆中 c在StringTable中

编译期优化

javac会认为e的结果是确定的，所以进行了编译期优化

String e = "a" + "b";

反编译

 29: ldc           #4                  // String ab

相当于直接从常量池中加载符号ab

c==e //true  c第一次被加载到StringTable中，e与c相同不会再次进入StringTable，e指向的地址与c的地址相同

字符串延迟加载证明

JVM基础篇-StringTable,JVM,jvm,java

可以使用IDEA开启debug模式后，使用内存检测功能，观察字符串的数量

package com.vmware.jvm;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println();//2433
        System.out.println("a");//2434
        System.out.println("b");//2235
        System.out.println("c");//2436
        System.out.println("a");//2436
        System.out.println("b");//2436
        System.out.println("c");//2436
    }
}

代码每执行一行，String的数量+1，说明字符串没有进行预加载
第二次使用字符串时，String的数量没有增加

场景三

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        String x="ab";
        String s = new String("a") + new String("b");//实际上利用StringBuild的append方法进行拼接，"a" "b"会被先加载到串池中 StringTable=["ab","a","b"]
        String s2 = s.intern();//入池失败   s2-> table."ab"  s-> heap."ab"  x-> table."ab"
        System.out.println(s == x);//false
        System.out.println(s2 == x);//true
    }
}

intern方法在jdk1.8 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，并返回串池中的对象
在jdk1.6中将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池，会把串池中的对象返回

String s2 = s.intern();//s2 -> table  s-> heap

intern方法注释:调用 intern 方法时，如果池已包含与equals(Object)方法比较后相等的String字符串，则返回池中的字符串。否则，此String对象将添加到池中，并返回对此String对象的引用

问题

package com.vmware.jvm;

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "a" + "b";
        String s4 = s1 + s2;
        String s5 = "ab";
        String s6 = s4.intern();
        //问
        System.out.println(s3 == s4);//false  s3在编译期进行优化 s3="ab" 在StringTable中  s4=new StringBuild().append("a").append("b"),toString() 在堆中
        System.out.println(s3 == s5);//true s3进入StringTable s5发现StringTable中有"ab"则指向Table中的地址
        System.out.println(s3 == s6);//true  s4调用intern方法后入池失败，返回池中的"ab"所以 s6即为池中的"ab"

        String x2 = new String("c") + new String("d");
        String x1 = "cd";
        x2.intern();//将对象new String("cd")放入池中,入池失败
        //问 如果调换了后两行的位置呢，如果是jdk1.6呢
        System.out.println(x1 == x2);
        //jdk1.8 false x2指向堆，x2调用入池方法后入池失败 x2指向堆 x1指向StringTable
        //交换位置  x2入池成功,x2指向池中的cd  x1指向池中的c 所以为true
        //jdk1.6 首先在堆中new String("cd") 然后调用intern方法，会对堆中的对象拷贝一份入池，而x2仍然指向堆中的对象  x1发现池中有"cd"直接使用池中的对象，所以为false
    }
}

String Table的位置

JVM基础篇-StringTable,JVM,jvm,java

jdk1.6:永久代
jdk1.7、1.8:堆内存

🔖 为什么要将StringTable从永久代移动到堆中?

因为永久代的内存只有当触发FullGC的时候才会回收，而堆内存在触发MinorGC的时候就会触发回收，由于StringTable使用比较频繁，所以JVM工程师对位置进行了移动

垃圾回收

package com.vmware.jvm;

/**
 * @apiNote StringTable垃圾回收延时
 * -Xmx10m:设置堆大小为10m
 * -XX:+PrintStringTableStatistics 打印StringTable信息
 * -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc 打印垃圾回收信息
 *
 * 初始信息
 * StringTable statistics:
 * Number of buckets       :     60013 =    480104 bytes, avg   8.000
 * Number of entries       :      1711 =     41064 bytes, avg  24.000  //StirngTable中的key-value对 1711
 * Number of literals      :      1711 =    154040 bytes, avg  90.029  //字符串数量1711
 * 
 * 添加10000个字符串到StringTable后
 * StringTable statistics:
 * Number of buckets       :     60013 =    480104 bytes, avg   8.000
 * Number of entries       :      5845 =    140280 bytes, avg  24.000
 * Number of literals      :      5845 =    353352 bytes, avg  60.454
 * 数量小于11711,说明StringTable内进行了垃圾回收
 */
public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        try {
            for (int j = 0; j < 10000; j++) {
                String.valueOf(j).intern();
            }
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(i);
        }
    }
}