String Table
# String Table
# 概述
- String,字符串。可以用字面量方式使用一对""引起来表示,还可以以创建对象(new)的方式创建字符串。
- String类被声明为final的,表示不可被继承。
- String类实现了Serializable接口,表示字符串是支持序列化的。
- String类实现了Comparable接口,表示String可以比较大小。
- 注意,String在JDK 8及以前内部定义了
final char[] value
用于存储字符串数据。JDK 9之后改为final byte[] value
。
// JDK 8
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
......
}
# String在jdk9中存储结构变更
官网地址:JEP 254: Compact Strings (java.net) (opens new window)
动机:目前String类的实现将字符存储在一个char数组中,每个字符使用两个字节(16位)。从许多不同的应用中收集到的数据表明,字符串是堆使用的主要组成部分,此外,大多数字符串对象只包含Latin-1字符(拉丁文字符)。这些字符只需要一个字节的存储空间,因此这些字符串对象的内部字符数组中有一半的空间没有被使用。
说明:我们建议将String类的内部表示方法从UTF-16字符数组改为字节数组加编码标志域。新的String类将根据字符串的内容,以ISO-8859-1/Latin-1(每个字符一个字节)或UTF-16(每个字符两个字节)的方式存储字符编码。编码标志将表明使用的是哪种编码。
与字符串相关的类,如AbstractStringBuilder、StringBuilder和StringBuffer将被更新以使用相同的表示方法,HotSpot VM的内在字符串操作也是如此。
这纯粹是一个实现上的变化,对现有的公共接口没有变化。目前没有计划增加任何新的公共API或其他接口。
迄今为止所做的原型设计工作证实了内存占用的预期减少,GC活动的大幅减少,以及在某些角落情况下的轻微性能倒退。
Motivation
The current implementation of the
String
class stores characters in achar
array, using two bytes (sixteen bits) for each character. Data gathered from many different applications indicates that strings are a major component of heap usage and, moreover, that mostString
objects contain only Latin-1 characters. Such characters require only one byte of storage, hence half of the space in the internalchar
arrays of suchString
objects is going unused.Description
We propose to change the internal representation of the
String
class from a UTF-16char
array to abyte
array plus an encoding-flag field. The newString
class will store characters encoded either as ISO-8859-1/Latin-1 (one byte per character), or as UTF-16 (two bytes per character), based upon the contents of the string. The encoding flag will indicate which encoding is used.String-related classes such as
AbstractStringBuilder
,StringBuilder
, andStringBuffer
will be updated to use the same representation, as will the HotSpot VM's intrinsic string operations.This is purely an implementation change, with no changes to existing public interfaces. There are no plans to add any new public APIs or other interfaces.
The prototyping work done to date confirms the expected reduction in memory footprint, substantial reductions of GC activity, and minor performance regressions in some corner cases.
结论:JDK 9 以后String再也不用char[]
来存储了,改成了byte []
加上编码标记,节约了一些空间。
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
@Stable
private final byte[] value;
......
}
# String的基本特性
- 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,也需要重新指定内存区域赋值,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。
通过字面量的方式(区别于new)给一个字符串赋值,此时的字符串值声明在字符串常量池中。
- 字符串常量池是不会存储相同内容的字符串
String的String Pool是一个固定大小的HashTable,(JDK 6)默认值大小长度是1009。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。
使用
-XX:StringTablesize
可设置StringTable的长度- 在JDK 6中StringTable是固定的,就是1009的长度,所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快,
StringTablesize
设置没有要求 - 在JDK 7中,
StringTable
的长度默认值是60013,StringTablesize
设置没有要求 - 在JDK 8中,设置
StringTable
长度的话,1009是可以设置的最小值
- 在JDK 6中StringTable是固定的,就是1009的长度,所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快,
# 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(这个后面重点谈)。
字符串常量池存放位置:
- Java 6及以前,字符串常量池存放在永久代。
- Java 7开始中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Java堆内。
- 所有的字符串都保存在堆(Heap)中,和其他普通对象一样,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让我们重新考虑在Java 7中使用String.intern()。
- Java 8 引入了元空间,但字符串常量还是在堆中。
# String Table为什么要调整?
官网地址:Java SE 7 Features and Enhancements (oracle.com) (opens new window)
简介:在JDK 7中,内部字符串不再分配在Java堆的永久代中,而是分配在Java堆的主要部分(称为年轻代和老年代),与应用程序创建的其他对象一起。这种变化将导致更多的数据驻留在主Java堆中,而更少的数据在永久代中,因此可能需要调整堆的大小。大多数应用程序将看到由于这一变化而导致的堆使用的相对较小的差异,但加载许多类或大量使用String.intern()方法的大型应用程序将看到更明显的差异。
Synopsis: In JDK 7, interned strings are no longer allocated in the permanent generation of the Java heap, but are instead allocated in the main part of the Java heap (known as the young and old generations), along with the other objects created by the application. This change will result in more data residing in the main Java heap, and less data in the permanent generation, and thus may require heap sizes to be adjusted. Most applications will see only relatively small differences in heap usage due to this change, but larger applications that load many classes or make heavy use of the String.intern() method will see more significant differences.
简单来说,主要是两点:
- permSize默认比较小
- 永久代回频率低
# String的基本操作
实验环境:Mac OS, M1 Pro 32G, OpenJDK 64-Bit Server VM(ARM), 后面的程序都在这个环境下执行的。
证明String常量池的存在:
public static void main(String[] args) {
System.out.println();
System.out.println("1"); // java.lang.String count 1176
System.out.println("2"); // 1176
System.out.println("3");
System.out.println("4");
System.out.println("5");
System.out.println("6");
System.out.println("7");
System.out.println("8");
System.out.println("9");
System.out.println("10"); // 1185
// 如下的字符串"1" 到 "10"不会再次加载
System.out.println("1");// 1186
System.out.println("2");// 1186
System.out.println("3");
System.out.println("4");
System.out.println("5");
System.out.println("6");
System.out.println("7");
System.out.println("8");
System.out.println("9");
System.out.println("10");// 1186
}
Java语言规范里要求完全相同的字符串字面量,应该包含同样的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。
class Memory {
public static void main(String[] args) {//line 1
int i= 1;//line 2
Object obj = new Object();//line 3
Memory mem = new Memory();//Line 4
mem.foo(obj);//Line 5
}//Line 9
private void foo(Object param) {//line 6
String str = param.toString();//line 7
System.out.println(str);
}//Line 8
}
# 字符串拼接操作
- 常量与常量的拼接结果在常量池,原理是编译期进行了优化。
- 常量池中不会存在相同内容的变量。
- 拼接操作中只要其中有一个是变量,那么对象结果就在堆中,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。
例子1:
@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
/*
* 最终.java编译成.class,再执行.class
* String s1 = "abc";
* String s2 = "abc"
*/
System.out.println(s1 == s2); // true
System.out.println(s1.equals(s2)); // true
}
例子2:
@Test
public void test2(){
String s1 = "javaEE";
String s2 = "hadoop";
String s3 = "javaEEhadoop";
// 编译期优化
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
}
# 字符拼接的底层原理
接下来以例子3为例,说说字符串拼接的原理:
@Test
public void test3(){
String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = "ab";
String s4 = s1 + s2;
System.out.println(s3 == s4);// false
}
其中String s4 = s1 + s2
的执行细节如下:
String s4 = s1 + s2;
/*
如下的s1 + s2 的执行细节:(变量s是我临时定义的)
① StringBuilder s = new StringBuilder();
② s.append("a")
③ s.append("b")
④ s.toString() --> 约等于 new String("ab")
*/
也就是说,变量拼接的原理是StringBuilder
。补充:在JDK 5.0之后使用的是StringBuilder
, 在JDK 5.0之前使用的是StringBuffer
。
注意: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,则仍然使用编译期优化,即非StringBuilder的方式。
- 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。
@Test
public void test4(){
final String s1 = "a";
final String s2 = "b";
String s3 = "ab";
String s4 = s1 + s2; // 编译期优化,s4 = "ab"
System.out.println(s3 == s4); // true
}
练习:
@Test
public void test5(){
String s1 = "javaEEhadoop";
String s2 = "javaEE";
String s3 = s2 + "hadoop";
System.out.println(s1 == s3); // false
final String s4 = "javaEE"; // s4, 常量
String s5 = s4 + "hadoop";
System.out.println(s1 == s5); // true
}
# 拼接执行效率对比
@Test
public void test6(){
long start = System.currentTimeMillis();
// method1(100000); // 1786
method2(100000); // 5
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
}
}
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");
}
}
执行效率总结: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!那么,在实际开发中,对于需要多次或大量拼接的操作,在不考虑线程安全问题时,我们就应该尽可能使用StringBuilder
进行append
操作。
原因:
StringBuilder
的append()
的方式:自始至终中只创建过一个StringBuilder的对象,而使用String的字符串拼接方式:创建过多个StringBuilder
和String
的对象- 使用String的字符串拼接方式:内存中由于创建了较多的StringBuilder和String的对象,内存占用更大;如果进行GC,需要花费额外的时间。
改进的空间:在实际开发中,如果基本确定前前后后要添加的字符串长度不高于某个限定值highLevel的情况下,使用带参构造器指定capacity
,以减少扩容的次数。(StringBuilder
空参构造器的初始化大小为16,扩容的逻辑可以自行查看源代码)。
StringBuilder s = new StringBuilder(highLevel); // new char[highLevel]
// String 源码
/**
* Constructs a string builder with no characters in it and an
* initial capacity of 16 characters.
*/
public StringBuilder() {
super(16);
}
/**
* Constructs a string builder with no characters in it and an
* initial capacity specified by the {@code capacity} argument.
*
* @param capacity the initial capacity.
* @throws NegativeArraySizeException if the {@code capacity}
* argument is less than {@code 0}.
*/
public StringBuilder(int capacity) {
super(capacity);
}
# intern()的使用
intern()
是一个native方法,调用的是底层C的方法。
翻译官方API文档对该方法的描述:当调用intern方法时,如果池子里已经包含了一个与这个String对象相等的字符串,正如equals(Object)方法所确定的,那么池子里的字符串会被返回。否则,这个String对象被添加到池中,并返回这个String对象的引用。
由此可见,对于任何两个字符串s和t,当且仅当s.equals(t)为真时,s.intern() == t.intern()为真。
所有字面字符串和以字符串为值的常量表达式都是interned。
intern() 返回一个与此字符串内容相同的字符串,但保证是来自一个唯一的字符串池。
/**
* Returns a canonical representation for the string object.
* A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the class String.
* When the intern method is invoked, if the pool already contains a string equal to this String object as determined by the
* equals(Object) method, then the string from the pool is returned. Otherwise, this String object is added to the pool and a
* reference to this String object is returned.
* It follows that for any two strings s and t, s.intern() == t.intern() is true if and only if s.equals(t) is true.
* All literal strings and string-valued constant expressions are interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
* The Java™ Language Specification.
* Returns: 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();
# intern与常量池
简单来说,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,它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。
String myInfo = new string("I love atguigu").intern();
也就是说,如果在任意字符串上调用String.intern方法,那么其返回结果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。而这个值会被存放在字符串内部池(String Intern Pool)。
# intern的使用:JDK 6 vs JDK 7/8
在看intern在JDK 6、JDK 7/8的详细区别前,我们先看一个经典面试题,了解基本的intern的在内存的操作。
# 经典面试题
题目:new String("ab")
会创建几个对象?那么new String("a")+ new String("b")
又创建几个对象?
public class StringNewTest {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("ab");
// String str = new String("a") + new String("b");
}
}
答案:new String("ab")
创建两个对象,new String("a") + new String("b")
创建六个对象。具体原因如下:
Q1:new String("ab")
会创建两个对象(看字节码)
/**
* 一个对象是:new关键字在堆空间创建的
* 另一个对象是:字符串常量池中的对象"ab"。 字节码指令:ldc
*/
0 new #2 <java/lang/String>
3 dup
4 ldc #3 <ab>
6 invokespecial #4 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
9 astore_1
10 return
Q2:new String("a") + new String("b")
创建六个对象(看字节码)
/**
* 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"
* 注意,在最后的时候,会调用StringBuilder的toString()将结果返回给str。
* 深入剖析: StringBuilder的toString()
* 对象6 :new String("ab"),
* 强调,这里发现toString()的调用,并没有在字符串常量池中生成"ab"
*/
0 new #2 <java/lang/StringBuilder>
3 dup
4 invokespecial #3 <java/lang/StringBuilder.<init> : ()V>
7 new #4 <java/lang/String>
10 dup
11 ldc #5 <a>
13 invokespecial #6 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
16 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;>
19 new #4 <java/lang/String>
22 dup
23 ldc #8 <b>
25 invokespecial #6 <java/lang/String.<init> : (Ljava/lang/String;)V>
28 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.append : (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;>
31 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.toString : ()Ljava/lang/String;>
34 astore_1
35 return
根据分析StringBuilder
的toString()
的源码以及字节码,发现其并不会在字符串常量池中新的对象。这也就是为什么在上文说字符串拼接约等于new String("Xx")
的原因。
public String toString() {
// Create a copy, don't share the array
return new String(value, 0, count);
}
/**
* 深入剖析发现: StringBuilder的toString(),并不会在字符串常量池中新的对象。
*/
0 new #41 <java/lang/String>
3 dup
4 aload_0
5 getfield #42 <java/lang/StringBuilder.value : [C>
8 iconst_0
9 aload_0
10 getfield #43 <java/lang/StringBuilder.count : I>
13 invokespecial #44 <java/lang/String.<init> : ([CII)V>
16 areturn
# intern在不同版本JDK的细微差别
在看完经典面试题后,我们再看看引入了intern局面又会发生什么变化?
/**
* ① String s = new String("1")
* 创建了两个对象
* 堆空间中一个new对象
* 字符串常量池中一个字符串常量"1"(注意:此时字符串常量池中已有"1")
* ② s.intern() 由于字符串常量池中已存在"1", 所以返回的是常量池的"1"地址
* 由此得知
* s 指向的是堆空间中的对象地址
* s2 指向的是堆空间中常量池中"1"的地址
* 所以不相等。
*
* 【这里由于在执行intern()前,在常量池中已经存在了“1”,所以无论在jdk6还是7/8都是false】
*/
String s = new String("1");
// 执行完上一行代码以后,字符串常量池中存在"1"!!
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2); // jdk6:false jdk7/8:false
/**
* ① String s3 = new String("1") + new String("1")
* 如上面经典面试题所说,创建了6个对象,s3约等价于new String("11"),
* 但是,常量池中并不生成字符串"11";
* ② s3.intern()
* 由于此时常量池中并无"11",
* jdk6: 创建了一个新的对象"11"到池中, 也就有新的地址。
* jdk7: 此时常量池中并没有创建"11", 而是创建一个指向堆空间中new String("11")的地址。
* 这个时候,不同版本jdk下s3指向的地址是不同的,
* 而 s4 记录的地址,使用的是上一行代码代码执行时,在常量池中生成的"11"的地址
*
* 【这里由于在执行intern()前,在常量池中不存在“11”,在不同版本下常量池的“11”的地址内容有所不同, 所以结果不同】
*/
String s3 = new String("1") + new String("1");
// 执行完上一行代码以后,字符串常量池中不存在"11"!!
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4); // jdk6:false jdk7/8:true
总结String
的intern()
的使用:
JDK1.6 中,将这个字符串对象尝试放入串池。
- 如果串池中有,则并不会放入,返回已有的串池中的对象的地址。
- 如果没有,会把此对象复制一份,放入串池,并返回串池中的对象地址
JDK1.7起,将这个字符串对象尝试放入串池。
- 如果串池中有,则并不会放入,返回已有的串池中的对象的地址
- 如果没有,则会把对象的引用地址复制一份,放入串池,并返回串池中的引用地址
# 练习题
练习1
练习2
# intern的效率测试:空间角度
我们通过测试一下,使用了intern和不使用的时候,其实相差还挺多的。
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])); // 8713ms
arr[i] = new String(String.valueOf(data[i % data.length])).intern(); // 1192ms
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("花费的时间为:" + (end - start));
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.gc();
}
}
内存消耗区别,使用intern前
使用intern后
结论:对于程序中大量使用存在的字符串时,尤其存在很多已经重复的字符串时,使用intern()方法能够节省内存空间。
大的网站平台,需要内存中存储大量的字符串。比如社交网站,很多人都存储:北京市、海淀区等信息。这时候如果字符串都调用intern()
方法,就会很明显降低内存的大小。
# StringTable的垃圾回收
-XX:+PrintStringTableStatistic
:打印StringTable的状态。
/**
* String的垃圾回收:
* -Xms15m -Xmx15m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:+PrintGCDetails
*/
public class StringGCTest {
public static void main(String[] args) {
for (int j = 0; j < 100000; j++) {
String.valueOf(j).intern();
}
}
}
执行结果:
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 4096K->480K(4608K)] 4096K->528K(15872K), 0.0007952 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
Heap
PSYoungGen total 4608K, used 3526K [0x00000007bfb00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
eden space 4096K, 74% used [0x00000007bfb00000,0x00000007bfdf9a58,0x00000007bff00000)
from space 512K, 93% used [0x00000007bff00000,0x00000007bff78020,0x00000007bff80000)
to space 512K, 0% used [0x00000007bff80000,0x00000007bff80000,0x00000007c0000000)
ParOldGen total 11264K, used 48K [0x00000007bf000000, 0x00000007bfb00000, 0x00000007bfb00000)
object space 11264K, 0% used [0x00000007bf000000,0x00000007bf00c000,0x00000007bfb00000)
Metaspace used 3305K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 359K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
SymbolTable statistics:
Number of buckets : 20011 = 160088 bytes, avg 8.000
Number of entries : 13119 = 314856 bytes, avg 24.000
Number of literals : 13119 = 503320 bytes, avg 38.366
Total footprint : = 978264 bytes
Average bucket size : 0.656
Variance of bucket size : 0.658
Std. dev. of bucket size: 0.811
Maximum bucket size : 6
StringTable statistics:
Number of buckets : 60013 = 480104 bytes, avg 8.000
Number of entries : 55564 = 1333536 bytes, avg 24.000
Number of literals : 55564 = 3121016 bytes, avg 56.170
Total footprint : = 4934656 bytes
Average bucket size : 0.926
Variance of bucket size : 0.731
Std. dev. of bucket size: 0.855
Maximum bucket size : 5
Process finished with exit code 0
# G1中的String去重操作
官网地址:JEP 192: String Deduplication in G1 (java.net) (opens new window)
背景:对许多Java应用(有大的也有小的)做的测试得出以下结果:
- 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
目前,许多大规模的Java应用程序在内存上遇到了瓶颈。测量表明,在这些类型的应用程序中,大约25%的Java堆实时数据集被String
对象所消耗。此外,这些String
对象中大约有一半是重复的,其中重复意味着 string1.equals(string2)
是真的。在堆上有重复的String
对象,从本质上讲,只是一种内存的浪费。这个项目将在G1垃圾收集器中实现自动和持续的String
重复数据删除,以避免浪费内存,减少内存占用。
Motivation
Many large-scale Java applications are currently bottlenecked on memory. Measurements have shown that roughly 25% of the Java heap live data set in these types of applications is consumed by
String
objects. Further, roughly half of thoseString
objects are duplicates, where duplicates meansstring1.equals(string2)
is true. Having duplicateString
objects on the heap is, essentially, just a waste of memory. This project will implement automatic and continuousString
deduplication in the G1 garbage collector to avoid wasting memory and reduce the memory footprint.
注意这里说的重复,指的是在堆中的数据,而不是常量池中的,因为常量池中的本身就不会重复。
# 实现
- 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,需要手动开启。PrintStringDeduplicationStatistics(bool)
:打印详细的去重统计信息。StringpeDuplicationAgeThreshold(uintx)
:去重阈值,达到这个年龄的String对象则被认为是去重的候选对象。