1. String的基本特性String：字符串，使用一对“”引起来表示String声明为final的，不可被继承String实现了Serializable接口，表示字符串是支持序列化的；实现了Comparable接口，表示String可以比较大小String在JDK8以前内部定义了final char[] value用于存储字符串数据，JDK9时改为byte[]（参考 ）

String：代表不可变的字符序列。简称：不可变性当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新制定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值当调用String的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值

代码演示

package com.nasuf.jvm;public class StringTest1 {    public static void main(String[] args) {        test1();        test2();        test3();    }    public static void test1() {        String s1 = "abc";  // 字面量定义的方式，"abc"存储在字符串常量池中        String s2 = "abc";        System.out.println(s1 == s2); // 判断地址 true        s1 = "hello";        System.out.println(s1 == s2); // 判断地址 false        System.out.println(s1); // "hello"        System.out.println(s2); // "abc"    }    public static void test2() {        String s1 = "abc";        String s2 = "abc";        s2 += "def";        System.out.println(s2); // "abcdef"        System.out.println(s1); // "abc"    }    public static void test3() {        String s1 = "abc";        String s2 = s1.replace('a', 'm');        System.out.println(s1); // "abc"        System.out.println(s2); // "mbc"    }}

经典面试题

package com.nasuf.jvm;public class StringExer {    String str = new String("good");    char[] ch = {'t', 'e', 's', 't'};    public void change(String str, char ch[]) {        str = "test ok";        ch[0] = 'b';    }    public static void main(String[] args) {        StringExer exer = new StringExer();        exer.change(exer.str, exer.ch);        System.out.println(exer.str);   // "good"        System.out.println(exer.ch);    // "best"    }} 

字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的使用-XX:StringTableSize可以设置StringTable（常量池）的长度StringTable在JDK6中是一个固定大小的Hashtable，默认长度大小是1009，修改StringTableSize没有上下线限制。如果放进String Pool的String非常多，就会造成Hash冲突严重，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用String.intern时性能会大幅下降（intern方法：如果字符串常量池中没有对应的字符串的话，则在常量池中生成）在JDK7中，StringTable的长度默认值是60013，修改无限制在JDK8开始，1009是StringTable可设置的最小值2. String的内存分配在Java语言中有8种基本数据类型和一种比较特殊的类型String。这些类型为了使它们在运行过程中速度更快、更节省内存，都提供了一种常量池的概念常量池就类似一个Java系统级别提供的缓存。8种基本数据类型的常量池都是系统协调的，String类型的常量池比较特殊，它的主要使用方法有两种：直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern()方法JDK6及以前，字符串常量池存放在永久代JDK7中Oracle的工程师对字符串池的逻辑做了很大的改变，即将字符串常量池的位置调整到了Java堆所有的字符串都保存在堆中，和其他的普通对象一样，这样可以让你在进行调优应用时仅需要调整堆大小就可以了字符串常量池的概念原本使用得比较多，但是这个改动使得我们有足够的理由重新考虑JDK7中使用String.intern()JDK8元空间取代永久代，而字符串常量依然在堆3. String的基本操作

代码演示

Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量，应该包含相同的Unicode字符序列（包含同一份码点序列的常量），并且必须是指向同一个String类实例

初始情况下，字符串常量池中的字符串数量为1209

继续执行下一步，得到1210，此处其实增加了换行符

继续执行下一步，得到1211，此处增加了字符串"1"

继续执行下一步，依然得到1211，可见字符串常量池中并没有创建新的"1"

继续执行下一步，得到1212，新增字符串"2"

继续执行下一步，依然得到1212

4. 字符串拼接操作常量与常量的拼接结果在常量池中，原理是编译期优化常量池中不会存在相同内容的常量

代码演示 1

public static void test1() {    String s1 = "a" + "b" + "c";    String s2 = "abc";    /**     * 最终.java编译成.class，再执行.class。做了编译期优化     * 将.class文件反编译可以看到如下语句：     * String s1 = "abc";     * String s2 = "abc";     */    System.out.println(s1 == s2);   // true    System.out.println(s1.equals(s2));  // true}

从其对应的字节码指令中也可以看到：

 0 ldc #5 <abc>  // 笔者注：加载字符串abc 2 astore_1   // 笔者注：将字符串abc放到局部变量表中索引为1的位置（即s1变量；实例方法的局部变量表中索引为0的位置为this变量） 3 ldc #5 <abc>  // 笔者注：加载字符串abc 5 astore_2  // 笔者注：将字符串abc放到局部变量表中索引为2的位置 6 getstatic #6 <java/lang/System.out> 9 aload_110 aload_211 if_acmpne 18 (+7)14 iconst_115 goto 19 (+4)18 iconst_019 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>22 getstatic #6 <java/lang/System.out>25 aload_126 aload_227 invokevirtual #8 <java/lang/String.equals>30 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>33 return

只要其中有一个是变量，结果就在堆中。变量拼接的原理是StringBuilder如果拼接的结果调用intern()方法，则主动将常量池中还没有的字符串对象放入池中，并返回此对象地址

代码演示 2

public void test2() {    String s1 = "javaEE";    String s2 = "hadoop";    String s3 = "javaEEhadoop";    String s4 = "javaEE" + "hadoop";    // 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()    // 具体的内容为拼接后的结果 "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，则返回常量池中该字符串的地址    // 如果不存在，则在常量池中加载一份，并返回此对象的地址    String s8 = s6.intern();    System.out.println(s3 == s8);   // true}

代码演示 3

public void test3() {    String s1 = "a";    String s2 = "b";    String s3 = "ab";    /**     * s1 + s2执行细节(变量s是为了解释方便，并非字节码定义)：     * ① StringBuilder s = new StringBuilder();     * ② s.append("a")     * ③ s.append("b")     * ④ s.toString() --> 约等于 new String("ab")     *     * 补充：在JDK5.0之后使用的是StringBuilder,在JDK5.0之前使用的是StringBuffer     */    String s4 = s1 + s2;    System.out.println(s3 == s4); // false}

对应字节码

 0 ldc #17 <a> 2 astore_1 3 ldc #18 <b> 5 astore_2 6 ldc #19 <ab> 8 astore_3 9 new #12 <java/lang/StringBuilder>12 dup13 invokespecial #13 <java/lang/StringBuilder.<init>>16 aload_117 invokevirtual #14 <java/lang/StringBuilder.append>20 aload_221 invokevirtual #14 <java/lang/StringBuilder.append>24 invokevirtual #15 <java/lang/StringBuilder.toString>27 astore 429 getstatic #6 <java/lang/System.out>32 aload_333 aload 435 if_acmpne 42 (+7)38 iconst_139 goto 43 (+4)42 iconst_043 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>46 return

代码演示 4

public void test4() {    final String s1 = "a";    final String s2 = "b";    String s3 = "ab";    /**     * 1. 字符串拼接操作不一定使用的都是StringBuilder     * 如果拼接符号左右两边都是字符串常量或常量引用(final修饰),则仍然使用编译期优化，即非StringBuilder方式     * 2. 针对final修饰类、方法、基本上数据类型、引用数据类型的量的结构时，能使用final修饰就尽量使用     *     * 由于s1和s2均由final修饰，实际上引用s1和s2不再是变量     * 字节码反编译后:     * String s4 = "ab";     */    String s4 = s1 + s2;    System.out.println(s3 == s4); // true}

对应字节码指令如下：

 0 ldc #17 <a> 2 astore_1 3 ldc #18 <b> 5 astore_2 6 ldc #19 <ab> 8 astore_3 9 ldc #19 <ab>11 astore 413 getstatic #6 <java/lang/System.out>16 aload_317 aload 419 if_acmpne 26 (+7)22 iconst_123 goto 27 (+4)26 iconst_027 invokevirtual #7 <java/io/PrintStream.println>30 return

代码测试 5

public void test5() {    String s1 = "javaEEhadoop";    String s2 = "javaEE";    String s3 = s2 + "hadoop";    System.out.println(s1 == s3);   // false    final String s4 = "javaEE";    String s5 = s4 + "hadoop";    System.out.println(s1 == s5);   // true}

代码测试 6

public void test6() {    long start1 = System.currentTimeMillis();    method1(100000);    long end1 = System.currentTimeMillis();    System.out.println("method1 花费的时间为：" + (end1 - start1) + "ms");    long start2 = System.currentTimeMillis();    method2(100000);    long end2 = System.currentTimeMillis();    System.out.println("method2 花费的时间为：" + (end2 - start2) + "ms");}public void method1(int highLevel) {    String src = "";    for (int i = 0; i < highLevel; i++) {        /**         * 1. 每次循环都会创建StringBuilder对象         * 2. toString()时又会创建new String()对象         */        src = src + "a";    }}/** * 改进的空间：在实际开发中，如果基本确定要前前后后后添加的字符串长度不高于某个限定值， * 建议使用构造器StringBuilder(int), 避免底层不断扩容。默认为16 * * public StringBuilder() { *     super(16); * } */public void method2(int highLevel) {    StringBuilder builder = new StringBuilder(10000);    // 仅创建一个StringBuilder对象    for (int i = 0; i < highLevel; i++) {        builder.append("a");    }}

输出如下：

method1 花费的时间为：5558msmethod2 花费的时间为：3ms

5. intern()的使用

intern()方法说明

/** * Returns a canonical representation for the string object. * <p> * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the * class {@code String}. * <p> * When the intern method is invoked, if the pool already contains a * string equal to this {@code String} object as determined by * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the * pool and a reference to this {@code String} object is returned. * <p> * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t}, * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true} * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}. * <p> * All literal strings and string-valued constant expressions are * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the * <cite>The Java™ Language Specification</cite>. * * @return  a string that has the same contents as this string, but is *          guaranteed to be from a pool of unique strings. */public native String intern();

如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern方法：intern方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中比如: String myInfo = new String("I love u").intern();也就是说，如果在任意字符串上调用String.intern()方法，那么其返回的记过所指向的那个类实例，必须和直接以常量形式出现的字符串实例完全相同。因此，下列表达式的值必定是true: ("a" + "b" + "c").intern() == "abc"通俗点讲，Interned String就是确保字符串在内存里只有一份拷贝，这样可以节约内存空间，加快字符串操作任务的执行速度。注意，这个值会被存放在字符串内部池（String Intern Pool）

题目 1：new String("ab")会创建几个对象？

public class StringNewTest {    public static void main(String[] args) {        String str = new String("ab");    }}

通过字节码指令，可以明确看出，创建了2个对象：一个是new关键字在堆空间中创建的，另一个是字符串常量池中的"ab"对象

 0 new #2 <java/lang/String> 3 dup 4 ldc #3 <ab> 6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init>> 9 astore_110 return

当然前提是代码String str = new String("ab");执行之前，是否出现过字符串"ab"，如果出现过，那么该语句只会生成一个新的String对象

题目 2： new String("a") + new String("b") 会创建几个对象？

public class StringNewTest {    public static void main(String[] args) {        String str = new String("a") + new String("b");    }}

通过StringNewTest的字节码指令可以看出：

对象1：new StringBuilder()对象2：new String("a")对象3：常量池中的"a"对象4：new String("b")对象5：常量池中的"b"

 0 new #2 <java/lang/StringBuilder> 3 dup 4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init>> 7 new #4 <java/lang/String>10 dup11 ldc #5 <a>13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>19 new #4 <java/lang/String>22 dup23 ldc #8 <b>25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init>>28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append>31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString>34 astore_135 return

进一步深入剖析StringBuilder类的toString()方法（因为方法返回的是String str, 调用的是StringBuilder的toString()完成的）对应的字节码指令：

 0 new #41 <java/lang/String> 3 dup 4 aload_0 5 getfield #42 <java/lang/StringBuilder.value> 8 iconst_0 9 aload_010 getfield #43 <java/lang/StringBuilder.count>13 invokespecial #44 <java/lang/String.<init>>16 areturn

此方法中创建了对象6：new String("ab")。但此处应强调，toString()的调用，在字符串常量池中，并没有生成"ab"字符串对象（上述字节码指令中没有相应的ldc (LoaD Constant)指令出现），aload_0指令只是将局部变量表中索引为0的位置的数据，即字符串"ab"取出来

题目 3 intern()方法在不同JDK版本中的区别

public class StringIntern {    public static void main(String[] args) {        String s1 = new String("1");        s1.intern();    // 调用此方法之前，字符串常量池中已经存在"1"        String s2 = "1";        /**         * JDK6 -> false         * JDK7及以后 -> false         *         * 不论字符串常量池在不同版本JDK中的位置不同，s1指向的是堆空间中创建的String对象，         * 而s2指向的是字符串常量池中的字符串对象"1",因此对象地址不会相同，均返回false         */        System.out.println(s1 == s2);        /**         * 此处s3变量记录的地址为new String("11")的地址         * 而该行代码执行完毕后，字符串常量池中并不存在"11"常量（与JDK版本无关）         */        String s3 = new String("1") + new String("1");        /**         * 该行代码执行后，会在字符串常量池中生成"11"         * JDK6 -> 常量池在方法区；在字符串常量池中创建了一个新的对象"11"，也就有一个新的地址         * JDK7及以后 -> 常量池在堆空间中；此时常量池中并没有创建"11"对象，而是创建了一个指向堆空间中new String("11")的地址         */        s3.intern();        /**         * s4变量记录的地址是上一行代码执行后在常量池中生成的"11"的地址,         * 而常量池中"11"的地址此时指向的是堆空间中new String("11")的地址         */        String s4 = "11";        /**         * JDK6 -> false         * JDK7及以后 -> true         */        System.out.println(s3 == s4);    }}

将上述代码顺序稍作变化如下：

public class StringIntern1 {    public static void main(String[] args) {        /**         * 此处s3变量记录的地址为new String("11")的地址         * 而该行代码执行完毕后，字符串常量池中并不存在"11"常量（与JDK版本无关）         */        String s3 = new String("1") + new String("1");        /**         * 在字符串常量池中生成"11"字符串对象，并赋值给s4变量，与s3指向的地址不同         */        String s4 = "11";        /**         * 在字符串常量池中查找是否存在字符串对象"11"，因为已经存在，所以不做任何操作         * 只将该字符串对象地址赋值给s5变量，与s4指向的地址相同         */        String s5 = s3.intern();        System.out.println(s3 == s4);   // false        System.out.println(s4 == s5);   // true    }}

总结String的intern()的使用

JDK1.6中，将这个字符串对象尝试放入字符串常量池如果池中有，则并不会放入。返回已有的池中的对象地址如果池中没有，会把此对象赋值一份，放入池中，并返回池中的对象地址JDK1.7起，将这个字符串对象尝试放入字符串常量池如果池中有，则并不会放入。返回已有的池中的对象地址如果池中没有，则会把对象的引用地址复制一份，放入池中，并返回池中的引用地址

intern()效率测试：空间角度

测试代码

public class StringIntern2 {    static final int MAX_COUNT = 1000 * 10000;    static final String[] arr = new String[MAX_COUNT];    public static void main(String[] args) {        Integer[] data = new Integer[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};        long start = System.currentTimeMillis();        for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++) {//            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length]));   // 花费的时间为：6452ms            /**             * 此处new String()对象会被垃圾回收，实际并没有使用             */            arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern();    // 花费的时间为：1483ms        }        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("花费的时间为：" + (end - start) + "ms");        try {            Thread.sleep(10000000);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

通过jvisualvm分别查看两次执行的内存信息

显然，对于程序中大量存在的字符串，尤其有很多重复字符串时，使用intern()方法能够大幅减少内存空间

6. StringTable的垃圾回收

代码演示：打印程序的GC和字符串常量池空间信息

/** * -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails */public class StringGCTest {    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i < 100000; i++) {            String.valueOf(i).intern();        }    }}

输出如下：

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4096K->480K(4608K)] 4096K->488K(15872K), 0.0013707 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] Heap PSYoungGen      total 4608K, used 2629K [0x00000007bfb00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)  eden space 4096K, 52% used [0x00000007bfb00000,0x00000007bfd19610,0x00000007bff00000)  from space 512K, 93% used [0x00000007bff00000,0x00000007bff78020,0x00000007bff80000)  to   space 512K, 0% used [0x00000007bff80000,0x00000007bff80000,0x00000007c0000000) ParOldGen       total 11264K, used 8K [0x00000007bf000000, 0x00000007bfb00000, 0x00000007bfb00000)  object space 11264K, 0% used [0x00000007bf000000,0x00000007bf002000,0x00000007bfb00000) Metaspace       used 2660K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K  class space    used 287K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576KSymbolTable statistics:Number of buckets       :     20011 =    160088 bytes, avg   8.000Number of entries       :     10781 =    258744 bytes, avg  24.000Number of literals      :     10781 =    420160 bytes, avg  38.972Total footprint         :           =    838992 bytesAverage bucket size     :     0.539Variance of bucket size :     0.537Std. dev. of bucket size:     0.733Maximum bucket size     :         6StringTable statistics:Number of buckets       :     60013 =    480104 bytes, avg   8.000Number of entries       :     38483 =    923592 bytes, avg  24.000Number of literals      :     38483 =   2163544 bytes, avg  56.221Total footprint         :           =   3567240 bytesAverage bucket size     :     0.641Variance of bucket size :     0.499Std. dev. of bucket size:     0.706Maximum bucket size     :         4Process finished with exit code 0

可见JVM进行了垃圾回收：

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4096K->480K(4608K)] 4096K->488K(15872K), 0.0013707 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 

并且此时的字符串常量池的字符串数量不足10,0000

Number of entries       :     38483 =    923592 bytes, avg  24.000Number of literals      :     38483 =   2163544 bytes, avg  56.221

7. G1垃圾回收器中的String去重操作

参考 （注意，此章节讨论的”去重“操作指的是堆空间中String对象，而非字符串常量池；字符串常量池本身就不存在重复字符串对象）

背景：对许多Java应用（有大的也有小的）做的测试得出以下结论：堆存活数据集合里面String对象占了25%堆存活数据集合里面重复的String对象有13.5%String对象的平均长度是45许多大规模的Java应用的瓶颈在于内存，测试表明，在这些类型的应用里面，Java堆中存活的数据集合差不多25%是String对象。更进一步，这里面差不多一半String对象是重复的，重复的意思是说：string1.equals(string2) = true。堆上存在重复的String对象必然是一种内存的浪费。这个项目将在G1垃圾收集器中实现自动持续对重复的String对象进行去重，这样就能避免浪费内存

具体实现步骤

当垃圾收集器工作的时候，会访问堆上存活的对象。对每一个访问的对象都会检查是否是候选的要去重的String对象如果是，把这个对象的一个引用插入到队列中等待后续的处理。一个去重的线程在后台运行，处理这个队列。处理队列的一个元素意味着从队列删除这个元素，然后尝试去重它引用的String对象使用一个hashtable来记录所有的被String对象使用的不重复的char数组。当去重的时候，会查这个hashtable，来看堆上是否已经存在一个一模一样的char数组如果存在，String对象会被调整引用那个数组，释放对原来的数组的引用，最终会被垃圾收集器回收掉如果查找失败，char数组会被插入到hashtable，这样以后的时候，就可以共享这个数组了

命令行选项

UseStringDeduplication (bool): 开启String去重，默认是不开启的PrintStringDeduplicationStatistics (bool): 打印详细的去重统计信息StringDeduplicationAgeThreshold (uintx): 达到这个年龄的String对象被认为是去重的候选对象