一、导言
String 目标是咱们运用最频频的一个目标类型，但它的功用问题却是最简略被疏忽的。String 目标作为 Java 语言中重要的数据类型，是内存中占有空间最大的一个目标。高效地运用字符串，能够进步体系的全体功用。
二、String 目标的完结
在 Java 语言中，Sun 公司的工程师们对 String 目标做了许多的优化，来节省内存空间，进步 String 目标在体系中的功用。
1. 在 Java6 以及之前的版别中，String 目标是对 char 数组进行了封装完结的目标，主要有四个成员变量：char 数组、偏移量 offset、字符数量 count、哈希值 hash。String 目标是经过 offset 和 count 两个特点来定位 char［］ 数组，获取字符串。这么做能够高效、快速地同享数组目标，一起节省内存空间，但这种办法很有或许会导致内存走漏。
2. 从 Java7 版别开端到 Java8 版别，Java 对 String 类做了一些改动。String 类中不再有 offset 和 count 两个变量了。这样的优点是 String 目标占用的内存略微少了些，一起，String.substring 办法也不再同享 char［］，然后处理了运用该办法或许导致的内存走漏问题。
3. 从 Java9 版别开端，工程师将 char［］ 字段改为了 byte［］ 字段，又保护了一个新的特点 coder，它是一个编码格局的标识。
工程师为什么这样修正呢？
咱们知道一个 char 字符占 16 位，2 个字节。这个状况下，存储单字节编码内的字符（占一个字节的字符）就显得十分糟蹋。JDK1.9 的 String 类为了节省内存空间，所以运用了占 8 位，1 个字节的 byte 数组来寄存字符串。
而新特点 coder 的作用是，在核算字符串长度或许运用 indexOf（）函数时，咱们需求依据这个字段，判别怎么核算字符串长度。coder 特点默许有 0 和 1 两个值，0 代表 Latin-1（单字节编码），1 代表 UTF-16。假如 String 判别字符串只包含了 LaTIn-1，则 coder 特点值为 0，反之则为 1。
三、String 目标的不行变性原因
了解了 String 目标的完结后，你有没有发现在完结代码中 String 类被 final 关键字润饰了，并且变量 char 数组也被 final 润饰了。
咱们知道类被 final 润饰代表该类不行承继，而 char［］ 被 final+private 润饰，代表了 String 目标不行被更改。Java 完结的这个特性叫作 String 目标的不行变性，即 String 目标一旦创立成功，就不能再对它进行改动。
四、String 目标的不行变性优点
1.保证 String 目标的安全性。假定 String 目标是可变的，那么 String 目标将或许被歹意修正。
2.保证 hash 特点值不会频频改变，保证了唯一性，使得相似 HashMap 容器才干完结相应的 key-value 缓存功用。
3.能够完结字符串常量池。在 Java 中，一般有两种创立字符串目标的办法，一种是经过字符串常量的办法创立，如 String str=“abc”；另一种是字符串变量经过 new 办法的创立，如 String str = new String（“abc”）。
当代码中运用第一种办法创立字符串目标时，JVM 首要会检查该目标是否在字符串常量池中，假如在，就回来该目标引证，不然新的字符串将在常量池中被创立。这种办法能够削减同一个值的字符串目标的重复创立，节省内存。
String str = new String（“abc”） 这种办法，首要在编译类文件时，“abc”常量字符串将会放入到常量结构中，在类加载时，“abc“将会在常量池中创立；其次，在调用 new 时，JVM 指令将会调用 String 的结构函数，一起引证常量池中的”abc” 字符串，在堆内存中创立一个 String 目标；最终，str 将引证 String 目标。
五、String 目标的优化
1. 怎么构建超大字符串？
编程过程中，字符串的拼接很常见。前面我讲过 String 目标是不行变的，假如咱们运用 String 目标相加，拼接咱们想要的字符串，是不是就会发生多个目标呢？例如以下代码：
String str= “ab” + “cd” + “ef”;
剖析代码可知：首要会生成 ab 目标，再生成 abcd 目标，最终生成 abcdef 目标，从理论上来说，这段代码是低效的。
但实践运转中，咱们发现只要一个目标生成，这是为什么呢？莫非咱们的理论判别错了？咱们再来看编译后的代码，你会发现编译器主动优化了这行代码，如下：
String str= “abcdef”;
上面介绍的是字符串常量的累计，再来看看字符串变量的累计又是怎样的呢？
String str = “abcdef”;
for（int i=0; i《1000; i++） {
str = str + i;
}
上面的代码编译后，你能够看到编译器相同对这段代码进行了优化。不难发现，Java 在进行字符串的拼接时，倾向运用 StringBuilder，这样能够进步程序的功率。
String str = “abcdef”;
for（int i=0; i《1000; i++） {
str = （new StringBuilder（String.valueOf（str）））.append（i）.toString（）;
}
综上已知：即便运用 + 号作为字符串的拼接，也相同能够被编译器优化成 StringBuilder 的办法。但再详尽些，你会发现在编译器优化的代码中，每次循环都会生成一个新的 StringBuilder 实例，相同也会下降体系的功用。
所以平常做字符串拼接的时分，我主张你仍是要显现地运用 String Builder 来进步体系功用。
假如在多线程编程中，String 目标的拼接涉及到线程安全，你能够运用 StringBuffer。可是要留意，由于 StringBuffer 是线程安全的，涉及到锁竞赛，所以从功用上来说，要比 StringBuilder 差一些。
2. 怎么运用 String.intern 节省内存？
讲完了构建字符串，咱们再来评论下 String 目标的存储问题。先看一个事例。
Twitter 每次发布音讯状况的时分，都会发生一个地址信息，以其时 Twitter 用户的规划预估，服务器需求 32G 的内存来存储地址信息。
public class LocaTIon {
private String city;
private String region;
private String countryCode;
private double longitude;
private double laTItude;
}
考虑到其间有许多用户在地址信息上是有重合的，比方，国家、省份、城市等，这时就能够将这部分信息独自列出一个类，以削减重复，代码如下：
public class SharedLocaTIon {
private String city;
private String region;
private String countryCode;
}
public class Location {
private SharedLocation sharedLocation;
double longitude;
double latitude;
}
经过优化，数据存储巨细减到了 20G 左右。但关于内存存储这个数据来说，仍然很大，怎么办呢？
这个事例来自一位 Twitter 工程师在 QCon 全球软件开发大会上的讲演，他们想到的处理办法，便是运用 String.intern 来节省内存空间，然后优化 String 目标的存储。
详细做法便是，在每次赋值的时分运用 String 的 intern 办法，假如常量池中有相同值，就会重复运用该目标，回来目标引证，这样一开端的目标就能够被收回掉。这种办法能够使重复性十分高的地址信息存储巨细从 20G 降到几百兆。
SharedLocation sharedLocation = new SharedLocation（）;
sharedLocation.setCity（messageInfo.getCity（）.intern（））; sharedLocation.setCountryCode（messageInfo.getRegion（）.intern（））;
sharedLocation.setRegion（messageInfo.getCountryCode（）.intern（））;
Location location = new Location（）;
location.set（sharedLocation）;
location.set（messageInfo.getLongitude（））;
location.set（messageInfo.getLatitude（））;
为了更好地了解，咱们再来经过一个简略的比方，回忆下其间的原理：
String a =new String（“abc”）.intern（）;
String b = new String（“abc”）.intern（）;
if（a==b） {
System.out.print（“a==b”）;
}
输出成果：
a==b
在字符串常量中，默许会将目标放入常量池；在字符串变量中，目标是会创立在堆内存中，一起也会在常量池中创立一个字符串目标，仿制到堆内存目标中，并回来堆内存目标引证。
假如调用 intern 办法，会去检查字符串常量池中是否有等于该目标的字符串的引证，假如没有，在 JDK1.6 版别中会仿制堆中的字符串到常量池中，并回来该字符串引证，堆内存华夏有的字符串由于没有引证指向它，将会经过废物收回器收回。
在 JDK1.7 版别今后，由于常量池现已兼并到了堆中，所以不会再仿制详细字符串了，仅仅会把初次遇到的字符串的引证添加到常量池中；假如有，就回来常量池中的字符串引证。
了解了原理，咱们再一起看下上边的比方。
在一开端字符串“abc”会在加载类时，在常量池中创立一个字符串目标。
创立 a 变量时，调用 new String（） 会在堆内存中创立一个 String 目标，String 目标中的 char 数组将会引证常量池中字符串。在调用 intern 办法之后，会去常量池中查找是否有等于该字符串目标的引证，有就回来引证。
创立 b 变量时，调用 new String（） 会在堆内存中创立一个 String 目标，String 目标中的 char 数组将会引证常量池中字符串。在调用 intern 办法之后，会去常量池中查找是否有等于该字符串目标的引证，有就回来引证。
而在堆内存中的两个目标，由于没有引证指向它，将会被废物收回。所以 a 和 b 引证的是同一个目标。
假如在运转时，创立字符串目标，将会直接在堆内存中创立，不会在常量池中创立。所以动态创立的字符串目标，调用 intern 办法，在 JDK1.6 版别中会去常量池中创立运转时常量以及回来字符串引证，在 JDK1.7 版别之后，会将堆中的字符串常量的引证放入到常量池中，当其它堆中的字符串目标经过 intern 办法获取字符串目标引证时，则会去常量池中判别是否有相同值的字符串的引证，此刻有，则回来该常量池中字符串引证，跟之前的字符串指向同一地址的字符串目标。
以一张图来总结 String 字符串的创立分配内存地址状况：
运用 intern 办法需求留意的一点是，一定要结合实践场景。由于常量池的完结是相似于一个 HashTable 的完结办法，HashTable 存储的数据越大，遍历的时刻复杂度就会添加。假如数据过大，会添加整个字符串常量池的担负。
3. 怎么运用字符串的切割办法？
Split（） 办法运用了正则表达式完结了其强壮的切割功用，而正则表达式的功用是十分不稳定的，运用不恰当会引起回溯问题，很或许导致 CPU 居高不下。
所以咱们应该稳重运用 Split（） 办法，咱们能够用 String.indexOf（） 办法替代 Split（） 办法完结字符串的切割。假如真实无法满意需求，你就在运用 Split（） 办法时，对回溯问题加以注重就能够了。
六、总结
咱们认识到做好 String 字符串功用优化，能够进步体系的全体功用。在这个理论基础上，Java 版别在迭代中经过不断地更改成员变量，节省内存空间，对 String 目标进行优化。
咱们还特别提到了 String 目标的不行变性，正是这个特性完结了字符串常量池，经过削减同一个值的字符串目标的重复创立，进一步节省内存。
但也是由于这个特性，咱们在做长字符串拼接时，需求显现运用 StringBuilder，以进步字符串的拼接功用。最终，在优化方面，咱们还能够运用 intern 办法，让变量字符串目标重复运用常量池中相同值的目标，然后节省内存。
最终再共享一个个人观点。那便是千里之堤，溃于蚁穴。日常编程中，咱们往往或许便是对一个小小的字符串了解不行深化，运用不行恰当，然后引发线上事端。
比方，在我之前的工作经历中，就曾由于运用正则表达式对字符串进行匹配，导致并发瓶颈，这儿也能够将其概括为字符串运用的功用问题。
责任编辑：ct
