JVM-StringTable-字符串的拼接操作

字符串的拼接操作

原理

  1. 常量与常量的拼接结果在常量池中(堆中划分的一块内存),原理是编译期优化
  2. 常量池中不会存在相同内容的变量
  3. 拼接前后,只要其中有一个是变量,结果就在堆中(区别于1中的堆,在常量池之外的堆中)。变量拼接的原理是StringBuilder
  4. 如果拼接的结果调用intern()方法,根据该字符串是否在常量池中存在,分为:
    • 如果存在,则返回字符串在常量池中的地址
    • 如果字符串常量池中不存在该字符串,则在常量池中创建一份,并返回此对象的地址

案例一

结论:常量与常量的拼接结果在常量池,原理是编译期优化

代码:

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@Test
public void test1(){
String s1 = "a" + "b" + "c";//编译期优化:等同于"abc"
String s2 = "abc"; //"abc"一定是放在字符串常量池中,将此地址赋给s2

System.out.println(s1 == s2); //true,比较的是地址
System.out.println(s1.equals(s2)); //true,比较的是值
}

分析:从两个角度去证明结论

  1. 反编译看class文件,S1 S2 都是一样的,所以 s1 == s2 与 s1.equals(s2) 都为 true

  2. 从字节码指令看

案例二

结论:拼接前后,只要其中有一个是变量,结果就在堆中;调用 intern() 方法,则主动将字符串对象存入字符串常量池中,并将其地址返回

代码:

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@Test
public void test2(){
String s1 = "javaEE";
String s2 = "hadoop";

String s3 = "javaEEhadoop";
String s4 = "javaEE" + "hadoop";//编译期优化

//如果拼接符号的前后出现了变量,则相当于在堆空间中new String(),具体的内容为拼接的结果:javaEEhadoop
String s5 = s1 + "hadoop";
String s6 = "javaEE" + s2;
String s7 = s1 + s2;

System.out.println(s3 == s4);//true
System.out.println(s3 == s5);//false
System.out.println(s3 == s6);//false
System.out.println(s3 == s7);//false
System.out.println(s5 == s6);//false
System.out.println(s5 == s7);//false
System.out.println(s6 == s7);//false

//intern():判断字符串常量池中是否存在javaEEhadoop值:
//如果存在,则返回常量池中javaEEhadoop的地址;
//如果字符串常量池中不存在javaEEhadoop,则在常量池中加载一份javaEEhadoop,并返回此对象的地址。
String s8 = s6.intern();
System.out.println(s3 == s8);//true
System.out.println(s6 == s8);//false
}

字符串拼接的底层细节

变量拼接的原理

代码:

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@Test
public void test3(){
String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "ab";

String s4 = s1 + s2;//
System.out.println(s3 == s4);//false
}

字节码:

原理:

s1 + s2 的执行细节:(变量s是临时定义的)
① StringBuilder s = new StringBuilder();
② s.append(“a”)
③ s.append(“b”)
④ s.toString() –> 约等于 new String(“ab”),但不等价

补充:在jdk5.0之后使用的是StringBuilder,在jdk5.0之前使用的是StringBuffer

常量或常量引用拼接(final)

字符串拼接操作不一定使用的是StringBuilder!。

如果拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用变量,则仍然使用编译期优化,即非StringBuilder的方式。

举例:

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@Test
public void test4(){
final String s1 = "a";
final String s2 = "b";
String s3 = "ab";
String s4 = s1 + s2;
System.out.println(s3 == s4);//true
}

字节码:

为变量 s4 赋值时,直接使用 #16 符号引用,即字符串常量 “ab”。

所以:针对于final修饰类、方法、基本数据类型、引用数据类型的量的结构时,能使用上final的时候建议使用上。

拼接操作与 append 操作的效率对比

代码

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@Test
public void test6(){

long start = System.currentTimeMillis();

//method1(100000);//4014毫秒
method2(100000);//7毫秒

long end = System.currentTimeMillis();

System.out.println("花费的时间为:" + (end - start));
}

public void method1(int highLevel){
String src = "";
for(int i = 0;i < highLevel;i++){
src = src + "a";//每次循环都会创建一个StringBuilder、String
}
//System.out.println(src);

}

public void method2(int highLevel){
//只需要创建一个StringBuilder
StringBuilder src = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < highLevel; i++) {
src.append("a");
}
//System.out.println(src);
}

结论

通过StringBuilder的append()的方式添加字符串的效率要远高于使用String的字符串拼接方式!

详情原因:

  1. 创建对象的角度:

    1. StringBuilder的append()的方式:自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象

    2. 使用String的字符串拼接方式:创建过多个StringBuilder和String对象

  2. 内存占用的角度;

    使用String的字符串拼接方式:内存中由于创建过多个StringBuilder和String对象,内存占用更大;如果进行GC,需要花费额外的时间。

优化空间

在实际开发中,如果基本确定要前前后后添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的情况下,建议使用构造器实例化,这样可以避免频繁扩容:

StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel); //底层是new char[highLevel]

作者

buubiu

发布于

2022-08-15

更新于

2022-11-22

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