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JVM-字符串底层实现原理

来源:黑马程序员

浏览6434人

2020.10.30

什么字符串会进入字符串常量池

1. 直接写的字面量

2. 字面量的拼接结果(注意:如果字符串拼接中有变量则结果不会进入字符串常量池)

3. 调用String的intern方法可以将String存入字符串常量池

字面量的拼接原理

有如下示列代码

package com.hgy;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

public class hello {

public static void main(String[] args) {

String a = "hello" + " world";

}

}

在idea中查看编译后的class文件

//

// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA

// (powered by Fernflower decompiler)

//

package com.hgy;

public class hello {

public hello() {

}

public static void main(String[] args) {

String a = "hello world";

}

}

结论:

以上面两个文件我们可以看出,这种字符串的拼接在编译期间就已经优化了,直接就合并为一个字符串;并且这个字符串存放在字符串常量池

字符串和变量拼接原理

java源码

package com.hgy;

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

public class hello {

public static void main(String[] args) {

String v = "java";

String a = v + "hello" + " world";

}

}

利用jclasslib查看main方法的字节码命令

如果一下名词不明白请阅读请自行了解学习java虚拟机栈

我们可以发现就简单的两行代码,产生了这么多的字节码命令;在代码中我简单解释了每一行的作用,

0 ldc #2 <java> // 从字符串常量池加载java

2 astore_1 // 存储常量到索引为1的局部变量表中

3 new #3 <java/lang/StringBuilder> //给StringBuilder对象分配内存空间

6 dup

7 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>> //执行StringBuilder的构

造方法

10 aload_1 //获取局部变量表索引为1的引用地址,

11 invokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append> //把上面加载的内容作为参数

传递给append方法

14 ldc #6 <hello world> // 从字符串常量池加载hello world

16 invokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append> //把上面加载的内容作为参数

传递给append方法

19 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString> //调用toString方法

22 astore_2 //结果存储到局部变量表

23 return

以上内容我们可以知道字符串拼接实际上就是创建了一个StringBuilder对象然后向里面append内 容,最后调用toString方法获得结果

3.1 为什么结果没有存储在常量池

从上述字节码指令已经知道了字符串拼接结果是StringBuilder的toString方法的结果,那么toString里面具体做了什么事情,又是为什么结果不在常量池?

一下是StringBuilder.toString的源码以及字节码指令

@Override

public String toString() {

// Create a copy, don't share the array

//此处value为一个char数组【我的jdk版本为jdk8】

return new String(value, 0, count);

}

0 new #80 <java/lang/String>

3 dup

4 aload_0

5 getfield #234 <java/lang/StringBuilder.value>

8 iconst_0

9 aload_0

10 getfield #233 <java/lang/StringBuilder.count>

13 invokespecial #291 <java/lang/String.<init>>

16 areturn

以上代码可以很好的解释实际上最终是调用了String的构造方法传入一个char数组,那么最终的结果肯定也就在咱么的堆空间

为什么字符串拼接效率低

4.1. 源码准备

首先编写两个方法一个使用字符串拼接,一个使用StringBuilder进行拼接;

public class hello {

public void concatStrByDefault() {

String basic = "name ";

for (int i = 0; i < 100; i++) {

basic += i;

}

System.out.println(basic);

}

public void concatStrByBuilder() {

StringBuilder basic = new StringBuilder("name ");

for (int i = 0; i < 100; i++) {

basic.append(i);

}

System.out.println(basic.toString());

}

}

4.2.字节码指令层面解析

一上代码的执行时间长短我就不在重复测试了相信大家都会,接下来我们来一起看看这两个方法字节码指令

concatStrByDefault方法的字节码指令如下

简单解释下循环是在33行的goto指令调到第5行这样不断循环;并且在11行也就是循环中不断的通过new创建了StringBuilder对象,也就是循环了多少次就创建了多少个StringBuilder

对象,并且如果大家看了我之前写字符串拼接原理,在StringBuilder的toString方法中还new了一个String对象;这里这么多对象的创建就必然需要垃圾回收效率自然就低了

0 ldc #2 <name >

2 astore_1

3 iconst_0

4 istore_2

5 iload_2

6 bipush 100

8 if_icmpge 36 (+28)

11 new #3 <java/lang/StringBuilder>

14 dup

15 invokespecial #4 <java/lang/StringBuilder.<init>>

18 aload_1

19 invokevirtual #5 <java/lang/StringBuilder.append>

22 iload_2

23 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>

26 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>

29 astore_1

30 iinc 2 by 1

33 goto 5 (-28)

36 getstatic #8 <java/lang/System.out>

39 aload_1

40 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>

43 return

concatStrByBuilder方法的字节码指令

此处循环在27行的goto指令跳到12行,并且循环之间是没有创建新对象的,紧紧只是调用了append方法,这里就能很明显的看出这种方式比普通拼接少创建了很多的对象

0 new #3 <java/lang/StringBuilder>

3 dup

4 ldc #2 <name >

6 invokespecial #10 <java/lang/StringBuilder.<init>>

9 astore_1

10 iconst_0

11 istore_2

12 iload_2

13 bipush 100

15 if_icmpge 30 (+15)

18 aload_1

19 iload_2

20 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>

23 pop

24 iinc 2 by 1

27 goto 12 (-15)

30 getstatic #8 <java/lang/System.out>

33 aload_1

34 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>

37 invokevirtual #9 <java/io/PrintStream.println>

40 return

4.3. 总结

拼接效率低的主要原因也就是每一次拼接都创建了一个StringBuilder对象,并且在赋值是又需要调用toString方法,而toString方法的实现里面有new了一个String对象,所以拼接的效率很低