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如何用String優(yōu)化字符串?

發(fā)布時間:2020-05-29 12:49:01 來源:億速云 閱讀:173 作者:Leah 欄目:編程語言

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了String優(yōu)化字符串的方法,文中方法步驟詳細(xì),每個優(yōu)化方案都有舉例展示,感興趣的小伙伴們可以參考一下。

一.優(yōu)化構(gòu)建的超大字符串

  驗證環(huán)境:jdk1.8

  反編譯工具:jad

1.下載反編譯工具jad,百度下載

2.驗證

先執(zhí)行一段例子1代碼:

public class test3 {
    public static void main(String[] args) {
        String str="ab"+"cd"+"ef"+"123";
    }
}

執(zhí)行完成后,用反編譯工具jad進(jìn)行反編譯:jad -o -a -s d.java test.class

反編譯后的代碼:

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
// Decompiler options: packimports(3) annotate 
// Source File Name:   test.java
package example;
public class test
{
    public test()
    {
    //    0    0:aload_0         
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return          
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String str = "abcdef123";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "abcdef123">
    //    1    2:astore_1        
    //    2    3:return          
    }
}

案例2:

public class test1 {
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "abc";
        String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
        System.out.println(ss);
    }
}

用反編譯工具jad執(zhí)行jad -o -a -s d.java test1.class進(jìn)行反編譯后:

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
// Decompiler options: packimports(3) annotate 
// Source File Name:   test1.java

package example;

import java.io.PrintStream;

public class test1
{
    public test1()
    {
    //    0    0:aload_0         
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return          
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String s = "abc";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "abc">
    //    1    2:astore_1        
        String ss = (new StringBuilder()).append("ok").append(s).append("xyz").append(5).toString();
    //    2    3:new             #3   <Class StringBuilder>
    //    3    6:dup             
    //    4    7:invokespecial   #4   <Method void StringBuilder()>
    //    5   10:ldc1            #5   <String "ok">
    //    6   12:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //    7   15:aload_1         
    //    8   16:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //    9   19:ldc1            #7   <String "xyz">
    //   10   21:invokevirtual   #6   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   11   24:iconst_5        
    //   12   25:invokevirtual   #8   <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
    //   13   28:invokevirtual   #9   <Method String StringBuilder.toString()>
    //   14   31:astore_2        
        System.out.println(ss);
    //   15   32:getstatic       #10  <Field PrintStream System.out>
    //   16   35:aload_2         
    //   17   36:invokevirtual   #11  <Method void PrintStream.println(String)>
    //   18   39:return          
    }
}

根據(jù)反編譯結(jié)果,可以看到內(nèi)部其實是通過StringBuilder進(jìn)行字符串拼接的。

再來執(zhí)行例3的代碼:

public class test2 {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "";
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
        }
        System.out.println(s);
    }
}

用反編譯工具jad執(zhí)行jad -o -a -s d.java test2.class進(jìn)行反編譯后,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部同樣是通過StringBuilder來進(jìn)行拼接的:

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
// Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
// Decompiler options: packimports(3) annotate 
// Source File Name:   test2.java
package example;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Random;
public class test2
{
    public test2()
    {
    //    0    0:aload_0         
    //    1    1:invokespecial   #1   <Method void Object()>
    //    2    4:return          
    }
    public static void main(String args[])
    {
        String s = "";
    //    0    0:ldc1            #2   <String "">
    //    1    2:astore_1        
        Random rand = new Random();
    //    2    3:new             #3   <Class Random>
    //    3    6:dup             
    //    4    7:invokespecial   #4   <Method void Random()>
    //    5   10:astore_2        
        for(int i = 0; i < 10; i++)
    //*   6   11:iconst_0        
    //*   7   12:istore_3        
    //*   8   13:iload_3         
    //*   9   14:bipush          10
    //*  10   16:icmpge          55
            s = (new StringBuilder()).append(s).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
    //   11   19:new             #5   <Class StringBuilder>
    //   12   22:dup             
    //   13   23:invokespecial   #6   <Method void StringBuilder()>
    //   14   26:aload_1         
    //   15   27:invokevirtual   #7   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   16   30:aload_2         
    //   17   31:sipush          1000
    //   18   34:invokevirtual   #8   <Method int Random.nextInt(int)>
    //   19   37:invokevirtual   #9   <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
    //   20   40:ldc1            #10  <String " ">
    //   21   42:invokevirtual   #7   <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
    //   22   45:invokevirtual   #11  <Method String StringBuilder.toString()>
    //   23   48:astore_1        

    //   24   49:iinc            3  1
    //*  25   52:goto            13
        System.out.println(s);
    //   26   55:getstatic       #12  <Field PrintStream System.out>
    //   27   58:aload_1         
    //   28   59:invokevirtual   #13  <Method void PrintStream.println(String)>
    //   29   62:return          
    }
}

綜上案例分析,發(fā)現(xiàn)字符串進(jìn)行“+”拼接時,內(nèi)部有以下幾種情況:

1.“+”直接拼接的是常量變量,如"ab"+"cd"+"ef"+"123",內(nèi)部編譯就把幾個連接成一個常量字符串處理;

2. “+”拼接的含變量字符串,如案例2:"ok" + s + "xyz" + 5,內(nèi)部編譯其實是new 一個StringBuilder來進(jìn)行來通過append進(jìn)行拼接;

3.案例3循環(huán)過程,實質(zhì)也是“+”拼接含變量字符串,因此,內(nèi)部編譯時,也會創(chuàng)建StringBuilder來進(jìn)行拼接。

對比三種情況,發(fā)現(xiàn)第三種情況每次做循環(huán),都會新創(chuàng)建一個StringBuilder對象,這會增加系統(tǒng)的內(nèi)存,反過來就會降低系統(tǒng)性能。

因此,在做字符串拼接時,單線程環(huán)境下,可以顯性使用StringBuilder來進(jìn)行拼接,避免每循環(huán)一次就new一個StringBuilder對象;在多線程環(huán)境下,可以使用線程安全的StringBuffer,但涉及到鎖競爭,StringBuffer性能會比StringBuilder差一點。

這樣,起到在字符串拼接時的優(yōu)化效果。

二.使用String.intern節(jié)省內(nèi)存

在回答這個問題之前,可以先對一段代碼進(jìn)行測試:

1.首先在idea設(shè)置-XX:+PrintGCDetails -Xmx6G -Xmn3G,用來打印GC日志信息,設(shè)置如下圖所示:

如何用String優(yōu)化字符串?

2.執(zhí)行以下例子代碼:

public class test4 {
    public static void main(String[] args) {
        final int MAX=10000000;
        System.out.println("不用intern:"+notIntern(MAX));
//      System.out.println("使用intern:"+intern(MAX));
    }
    private static long notIntern(int MAX){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX; i++) {
            int j = i % 100;
            String str = String.valueOf(j);
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }
/*
    private static long intern(int MAX){
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < MAX; i++) {
            int j = i % 100;
            String str = String.valueOf(j).intern();
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }*/

未使用intern的GC日志:

不用intern:354
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 377487K->760K(2752512K)] 377487K->768K(2758656K), 0.0009102 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 760K->0K(2752512K)] [ParOldGen: 8K->636K(6144K)] 768K->636K(2758656K), [Metaspace: 3278K->3278K(1056768K)], 0.0051214 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 2752512K, used 23593K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
  eden space 2359296K, 1% used [0x0000000700000000,0x000000070170a548,0x0000000790000000)
  from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
  to   space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
 ParOldGen       total 6144K, used 636K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000)
  object space 6144K, 10% used [0x0000000640000000,0x000000064009f2f8,0x0000000640600000)
 Metaspace       used 3284K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 359K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

根據(jù)打印的日志分析:沒有使用intern情況下,執(zhí)行時間為354ms,占用內(nèi)存為24229k;

使用intern的GC日志:

使用intern:1515
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 613417K->1144K(2752512K)] 613417K->1152K(2758656K), 0.0012530 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1144K->0K(2752512K)] [ParOldGen: 8K->965K(6144K)] 1152K->965K(2758656K), [Metaspace: 3780K->3780K(1056768K)], 0.0079962 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 2752512K, used 15729K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
  eden space 2359296K, 0% used [0x0000000700000000,0x0000000700f5c400,0x0000000790000000)
  from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
  to   space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
 ParOldGen       total 6144K, used 965K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000)
  object space 6144K, 15% used [0x0000000640000000,0x00000006400f1740,0x0000000640600000)
 Metaspace       used 3786K, capacity 4540K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 420K, capacity 428K, committed 512K, reserved 1048576K

日志分析:沒有使用intern情況下,執(zhí)行時間為1515ms,占用內(nèi)存為16694k;

綜上所述:使用intern情況下,內(nèi)存相對沒有使用intern的情況要小,但在節(jié)省內(nèi)存的同時,增加了時間復(fù)雜度。我試過將MAX=10000000再增加一個0的情況下,使用intern將會花費高達(dá)11秒的執(zhí)行時間,可見,在遍歷數(shù)據(jù)過大時,不建議使用intern。

因此,使用intern的前提,一定要考慮到具體的使用場景。

到這里,可以確定,使用String.intern確實可以節(jié)省內(nèi)存。

接下來,分析一下intern在不同JDK版本的區(qū)別。

在JDK1.6中,字符串常量池在方法區(qū)中,方法區(qū)屬于永久代。

在JDK1.7中,字符串常量池移到了堆中。

在JDK1.8中,字符串常量池移到了元空間里,與堆相獨立。

分別在1.6、1.7、1.8版本執(zhí)行以下一個例子:

public class test5 {
    public static void main(String[] args) {

        String s1=new String("ab");
        s.intern();
        String s2="ab";
        System.out.println(s1==s2);

        String s3=new String("ab")+new String("cd");
        s3.intern();
        String s4="abcd";
        System.out.println(s4==s3);
    }
}

1.6版本

執(zhí)行結(jié)果:

fasle false

分析:

執(zhí)行第一部分時:

1.代碼編譯時,先在字符串常量池里創(chuàng)建常量“ab";在調(diào)用new時,將在堆中創(chuàng)建一個String對象,字符串常量創(chuàng)建的“ab"存儲到堆中,最后堆中的String對象返回一個引用給s1。

2.s.intern(),在字符串常量池里已經(jīng)存在“ab”,便不再創(chuàng)建存放副本“ab";

3.s2="ab",s2指向的是字符串常量池里”ab",而s1指向的堆中的”ab",故兩者不相等。

該示意圖如下:

如何用String優(yōu)化字符串?

執(zhí)行第二部分:

1.兩個new出來相加的“abcd”存放在堆中,s3指向堆中的“abcd";

2.執(zhí)行s3.intern(),在將“abcd"副本的存放到字符串常量池時,發(fā)現(xiàn)常量池里沒有該”abcd",因此,成功存放;

3.s4="abcd"指向的是字符串常量池里已有的“abcd"副本,而s3指向的是堆中的"abcd",副本"abcd"的地址和堆中“abcd"地址不相同,故為false;

1.7版本

false true

執(zhí)行第一部分:這一部分與jdk1.6基本類似,不同在于,s1.intern()返回的是引用,而不是副本。

執(zhí)行第二部分:

1.new String("ab")+new String("cd"),先在常量池里生成“ab"和”cd",再在堆中生成“abcd";

2.執(zhí)行s3.intern()時,會把“abcd”的對象引用放到字符串常量池里,發(fā)現(xiàn)常量池里還沒有該引用,故可成功放入。當(dāng)String s4="abcd",即把字符串常量池中”abcd“的引用地址賦值給s4,相當(dāng)于s4指向了堆中”abcd"的地址,故s3==s4為true。

1.8版本

false true

在1.8版本當(dāng)中,使用intern()時,執(zhí)行原理如下:

若字符串常量池中,包含了與當(dāng)前對象相當(dāng)?shù)淖址?,將返回常量池里的字符串;若不存在,則將該字符串存放進(jìn)常量池里,并返回字符串的引用。

綜上所述,可見三種版本當(dāng)中,使用intern時,若字符串常量池里不存在相應(yīng)字符串時,存在以下區(qū)別:

例如:

String s1=new String("ab"); s.intern();

jdk1.6:若字符串常量池里沒有“ab",則會在常量池里存放一個“ab"副本,該副本地址與堆中的”ab"地址不相等;

jdk1.7:若字符串常量池里沒有“ab",會將“ab”的對象引用放到字符串常量池里,該引用地址與堆中”ab"的地址相同;

jdk1.8:若字符串常量池中包含與當(dāng)前對象相當(dāng)?shù)淖址?,將返回常量池里的字符串;若不存在,則將該字符串存放進(jìn)常量池里,并返回字符串的引用。

看完上述內(nèi)容,你們掌握String優(yōu)化字符串的方法了嗎?如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容,歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!

向AI問一下細(xì)節(jié)

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