String字串效能優化的幾種方案
阿新 • • 發佈：2020-02-04
String字串是系統裡最常用的型別之一，在系統中佔據了很大的記憶體，因此，高效地使用字串，對系統的效能有較好的提升。
針對字串的優化，我在工作與學習過程總結了以下三種方案作分享：
一.優化構建的超大字串驗證環境：jdk1.8 反編譯工具：jad 1.下載反編譯工具jad，百度雲盤下載： 連結：https://pan.baidu.com/s/1TK1_N769NqtDtLn28jR-Xg 提取碼：ilil 2.驗證 先執行一段例子1程式碼：
1 public class test3 {
2 public static void main(String[] args) {
3 String str="ab"+"cd"+"ef"+"123";
4 }
5 } 1 // Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
2 // Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
3 // Decompiler options: packimports(3) annotate
4 // Source File Name: test.java
5 package example;
6 public class test
7 {
8 public test()
9 {
10 // 0 0:aload_0
11 // 1 1:invokespecial #1 <Method void Object()>
12 // 2 4:return
13 }
14 public static void main(String args[])
15 {
16 String str = "abcdef123";
17 // 0 0:ldc1 #2 <String "abcdef123">
18 // 1 2:astore_1
19 // 2 3:return
20 }
21 }1 public class test1 {
2 public static void main(String[] args)
3 {
4 String s = "abc";
5 String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
6 System.out.println(ss);
7 }
8 }
用反編譯工具jad執行jad -o -a -s d.java test1.class進行反編譯後：
1 // Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
2 // Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
3 // Decompiler options: packimports(3) annotate
4 // Source File Name: test1.java
5
6 package example;
7
8 import java.io.PrintStream;
9
10 public class test1
11 {
12 public test1()
13 {
14 // 0 0:aload_0
15 // 1 1:invokespecial #1 <Method void Object()>
16 // 2 4:return
17 }
18 public static void main(String args[])
19 {
20 String s = "abc";
21 // 0 0:ldc1 #2 <String "abc">
22 // 1 2:astore_1
23 String ss = (new StringBuilder()).append("ok").append(s).append("xyz").append(5).toString();
24 // 2 3:new #3 <Class StringBuilder>
25 // 3 6:dup
26 // 4 7:invokespecial #4 <Method void StringBuilder()>
27 // 5 10:ldc1 #5 <String "ok">
28 // 6 12:invokevirtual #6 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
29 // 7 15:aload_1
30 // 8 16:invokevirtual #6 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
31 // 9 19:ldc1 #7 <String "xyz">
32 // 10 21:invokevirtual #6 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
33 // 11 24:iconst_5
34 // 12 25:invokevirtual #8 <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
35 // 13 28:invokevirtual #9 <Method String StringBuilder.toString()>
36 // 14 31:astore_2
37 System.out.println(ss);
38 // 15 32:getstatic #10 <Field PrintStream System.out>
39 // 16 35:aload_2
40 // 17 36:invokevirtual #11 <Method void PrintStream.println(String)>
41 // 18 39:return
42 }
43 } 1 public class test2 {
2 public static void main(String[] args) {
3 String s = "";
4 Random rand = new Random();
5 for (int i = 0; i < 10; i++) {
6 s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
7 }
8 System.out.println(s);
9 }
10 }
用反編譯工具jad執行jad -o -a -s d.java test2.class進行反編譯後，發現其內部同樣是通過StringBuilder來進行拼接的：
1 // Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.
2 // Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html
3 // Decompiler options: packimports(3) annotate
4 // Source File Name: test2.java
5 package example;
6 import java.io.PrintStream;
7 import java.util.Random;
8 public class test2
9 {
10 public test2()
11 {
12 // 0 0:aload_0
13 // 1 1:invokespecial #1 <Method void Object()>
14 // 2 4:return
15 }
16 public static void main(String args[])
17 {
18 String s = "";
19 // 0 0:ldc1 #2 <String "">
20 // 1 2:astore_1
21 Random rand = new Random();
22 // 2 3:new #3 <Class Random>
23 // 3 6:dup
24 // 4 7:invokespecial #4 <Method void Random()>
25 // 5 10:astore_2
26 for(int i = 0; i < 10; i++)
27 //* 6 11:iconst_0
28 //* 7 12:istore_3
29 //* 8 13:iload_3
30 //* 9 14:bipush 10
31 //* 10 16:icmpge 55
32 s = (new StringBuilder()).append(s).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
33 // 11 19:new #5 <Class StringBuilder>
34 // 12 22:dup
35 // 13 23:invokespecial #6 <Method void StringBuilder()>
36 // 14 26:aload_1
37 // 15 27:invokevirtual #7 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
38 // 16 30:aload_2
39 // 17 31:sipush 1000
40 // 18 34:invokevirtual #8 <Method int Random.nextInt(int)>
41 // 19 37:invokevirtual #9 <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
42 // 20 40:ldc1 #10 <String " ">
43 // 21 42:invokevirtual #7 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
44 // 22 45:invokevirtual #11 <Method String StringBuilder.toString()>
45 // 23 48:astore_1
46
47 // 24 49:iinc 3 1
48 //* 25 52:goto 13
49 System.out.println(s);
50 // 26 55:getstatic #12 <Field PrintStream System.out>
51 // 27 58:aload_1
52 // 28 59:invokevirtual #13 <Method void PrintStream.println(String)>
53 // 29 62:return
54 }
55 }
綜上案例分析，發現字串進行“+”拼接時，內部有以下幾種情況：
1.“+”直接拼接的是常量變數，如"ab"+"cd"+"ef"+"123"，內部編譯就把幾個連線成一個常量字串處理；
2. “+”拼接的含變數字串，如案例2："ok" + s + "xyz" + 5，內部編譯其實是new 一個StringBuilder來進行來通過append進行拼接；
3.案例3迴圈過程，實質也是“+”拼接含變數字串，因此，內部編譯時，也會建立StringBuilder來進行拼接。
對比三種情況，發現第三種情況每次做迴圈，都會新建立一個StringBuilder物件，這會增加系統的記憶體，反過來就會降低系統性能。
因此，在做字串拼接時，單執行緒環境下，可以顯性使用StringBuilder來進行拼接，避免每迴圈一次就new一個StringBuilder物件；在多執行緒環境下，可以使用執行緒安全的StringBuffer，但涉及到鎖競爭，StringBuffer效能會比StringBuilder差一點。
這樣，起到在字串拼接時的優化效果。
2.如何使用String.intern節省記憶體？
在回答這個問題之前，可以先對一段程式碼進行測試：
1.首先在idea設定-XX:+PrintGCDetails -Xmx6G -Xmn3G，用來列印GC日誌資訊，設定如下圖所示：
2.執行以下例子程式碼：
1 public class test4 {
2 public static void main(String[] args) {
3 final int MAX=10000000;
4 System.out.println("不用intern："+notIntern(MAX));
5 // System.out.println("使用intern："+intern(MAX));
6 }
7 private static long notIntern(int MAX){
8 long start = System.currentTimeMillis();
9 for (int i = 0; i < MAX; i++) {
10 int j = i % 100;
11 String str = String.valueOf(j);
12 }
13 return System.currentTimeMillis() - start;
14 }
15 /*
16 private static long intern(int MAX){
17 long start = System.currentTimeMillis();
18 for (int i = 0; i < MAX; i++) {
19 int j = i % 100;
20 String str = String.valueOf(j).intern();
21 }
22 return System.currentTimeMillis() - start;
23 }*/
24
未使用intern的GC日誌：1 不用intern：354 2 [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 377487K->760K(2752512K)] 377487K->768K(2758656K), 0.0009102 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 3 [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] 4 Heap 5 PSYoungGen total 2752512K, used 23593K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) 6 eden space 2359296K, 1% used [0x0000000700000000,0x000000070170a548,0x0000000790000000) 7 from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000) 8 to space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000) 9 ParOldGen total 6144K, used 636K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000) 10 object space 6144K, 10% used [0x0000000640000000,0x000000064009f2f8,0x0000000640600000) 11 Metaspace used 3284K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K 12 class space used 359K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
根據列印的日誌分析：沒有使用intern情況下，執行時間為354ms，佔用記憶體為24229k;
使用intern的GC日誌：1 使用intern：1515 2 [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 613417K->1144K(2752512K)] 613417K->1152K(2758656K), 0.0012530 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 3 [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] 4 Heap 5 PSYoungGen total 2752512K, used 15729K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) 6 eden space 2359296K, 0% used [0x0000000700000000,0x0000000700f5c400,0x0000000790000000) 7 from space 393216K, 0% used [0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000) 8 to space 393216K, 0% used [0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000) 9 ParOldGen total 6144K, used 965K [0x0000000640000000, 0x0000000640600000, 0x0000000700000000) 10 object space 6144K, 15% used [0x0000000640000000,0x00000006400f1740,0x0000000640600000) 11 Metaspace used 3786K, capacity 4540K, committed 4864K, reserved 1056768K 12 class space used 420K, capacity 428K, committed 512K, reserved 1048576K日誌分析：沒有使用intern情況下，執行時間為1515ms，佔用記憶體為16694k; 綜上所述:使用intern情況下，記憶體相對沒有使用intern的情況要小，但在節省記憶體的同時，增加了時間複雜度。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11秒的執行時間，可見，在遍歷資料過大時，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。 到這裡，可以確定，使用String.intern確實可以節省記憶體。 接下來，分析一下intern在不同JDK版本的區別。 在JDK1.6中，字串常量池在方法區中，方法區屬於永久代。 在JDK1.7中，字串常量池移到了堆中。 在JDK1.8中，字串常量池移到了元空間裡，與堆相獨立。 分別在1.6、1.7、1.8版本執行以下一個例子：
1 public class test5 {
2 public static void main(String[] args) {
3
4 String s1=new String("ab");
5 s.intern();
6 String s2="ab";
7 System.out.println(s1==s2);
8
9
10 String s3=new String("ab")+new String("cd");
11 s3.intern();
12 String s4="abcd";
13 System.out.println(s4==s3);
14 }
15 }
1.6版本
執行結果：
fasle false
分析：
執行第一部分時：
1.程式碼編譯時，先在字串常量池裡建立常量“ab"；在呼叫new時，將在堆中建立一個String物件，字串常量建立的“ab"儲存到堆中，最後堆中的String物件返回一個引用給s1。
2.s.intern()，在字串常量池裡已經存在“ab”,便不再建立存放副本“ab"；
3.s2="ab"，s2指向的是字串常量池裡”ab"，而s1指向的堆中的”ab"，故兩者不相等。
該示意圖如下：
執行第二部分：
1.兩個new出來相加的“abcd”存放在堆中，s3指向堆中的“abcd";
2.執行s3.intern()，在將“abcd"副本的存放到字串常量池時，發現常量池裡沒有該”abcd"，因此，成功存放；
3.s4="abcd"指向的是字串常量池裡已有的“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
執行第一部分：這一部分與jdk1.6基本類似，不同在於，s1.intern()返回的是引用，而不是副本。
執行第二部分：
1.new String("ab")+new String("cd")，先在常量池裡生成“ab"和”cd"，再在堆中生成“abcd";
2.執行s3.intern()時，會把“abcd”的物件引用放到字串常量池裡，發現常量池裡還沒有該引用，故可成功放入。當String s4="abcd"，即把字串常量池中”abcd“的引用地址賦值給s4，相當於s4指向了堆中”abcd"的地址，故s3==s4為true。
1.8版本
false true
參考網上一些部落格，在1.8版本當中，使用intern()時，執行原理如下：
若字串常量池中，包含了與當前物件相當的字串，將返回常量池裡的字串；若不存在，則將該字串存放進常量池裡，並返回字串的引用。
綜上所述，可見三種版本當中，使用intern時，若字串常量池裡不存在相應字串時，存在以下區別：
例如：
String s1=new String("ab"); s.intern();
jdk1.6:若字串常量池裡沒有“ab"，則會在常量池裡存放一個“ab"副本，該副本地址與堆中的”ab"地址不相等；
jdk1.7:若字串常量池裡沒有“ab"，會將“ab”的物件引用放到字串常量池裡，該引用地址與堆中”ab"的地址相同；
jdk1.8:若字串常量池中包含與當前物件相當的字串，將返回常量池裡的字串；若不存在，則將該字串存放進常量池裡，並返回字串的引用。
3.如何使用字串的分割方法？
在簡單進行字串分割時，可以用indexOf替代split，因為split的效能不夠穩定，故針對簡單的字串分割，可優先使用indexOf代替；