String 也能做性能优化,我只能说牛逼!

2020-06-03 16:01:19来源:博客园 阅读 ()

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String 也能做性能优化,我只能说牛逼!

作者:lylDaisy
https://blog.csdn.net/kkkkk0826/article/details/104171355

String字符串是系统里最常用的类型之一,在系统中占据了很大的内存,因此,高效地使用字符串,对系统的性能有较好的提升。

针对字符串的优化,我在工作与学习过程总结了以下三种方案作分享:

一.优化构建的超大字符串

验证环境:jdk1.8

反编译工具:jad

1.下载反编译工具jad,百度下载

2.验证

先执行一段例子1代码:

public?class?test3?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????String?str="ab"+"cd"+"ef"+"123";
????}
}

执行完成后,用反编译工具jad进行反编译:jad -o -a -s d.java test.class

反编译后的代码:

package?example;
public?class?test
{
????public?test()
????{
????//????0????0:aload_0
????//????1????1:invokespecial???#1???<Method?void?Object()>
????//????2????4:return
????}
????public?static?void?main(String?args[])
????{
????????String?str?=?"abcdef123";
????//????0????0:ldc1????????????#2???<String?"abcdef123">
????//????1????2:astore_1
????//????2????3:return
????}
}

案例2:

public?class?test1?{
????public?static?void?main(String[]?args)
????{
????????String?s?=?"abc";
????????String?ss?=?"ok"?+?s?+?"xyz"?+?5;
????????System.out.println(ss);
????}
}

用反编译工具jad执行jad -o -a -s d.java test1.class进行反编译后:

package?example;

import?java.io.PrintStream;

public?class?test1
{
????public?test1()
????{
????//????0????0:aload_0
????//????1????1:invokespecial???#1???<Method?void?Object()>
????//????2????4:return
????}
????public?static?void?main(String?args[])
????{
????????String?s?=?"abc";
????//????0????0:ldc1????????????#2???<String?"abc">
????//????1????2:astore_1
????????String?ss?=?(new?StringBuilder()).append("ok").append(s).append("xyz").append(5).toString();
????//????2????3:new?????????????#3???<Class?StringBuilder>
????//????3????6:dup
????//????4????7:invokespecial???#4???<Method?void?StringBuilder()>
????//????5???10:ldc1????????????#5???<String?"ok">
????//????6???12:invokevirtual???#6???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(String)>
????//????7???15:aload_1
????//????8???16:invokevirtual???#6???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(String)>
????//????9???19:ldc1????????????#7???<String?"xyz">
????//???10???21:invokevirtual???#6???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(String)>
????//???11???24:iconst_5
????//???12???25:invokevirtual???#8???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(int)>
????//???13???28:invokevirtual???#9???<Method?String?StringBuilder.toString()>
????//???14???31:astore_2
????????System.out.println(ss);
????//???15???32:getstatic???????#10??<Field?PrintStream?System.out>
????//???16???35:aload_2
????//???17???36:invokevirtual???#11??<Method?void?PrintStream.println(String)>
????//???18???39:return
????}
}

根据反编译结果,可以看到内部其实是通过StringBuilder进行字符串拼接的。

推荐看下:java.lang.String 的 + 号操作到底做了什么?

再来执行例3的代码:

public?class?test2?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????String?s?=?"";
????????Random?rand?=?new?Random();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?10;?i++)?{
????????????s?=?s?+?rand.nextInt(1000)?+?"?";
????????}
????????System.out.println(s);
????}
}

用反编译工具jad执行jad -o -a -s d.java test2.class进行反编译后,发现其内部同样是通过StringBuilder来进行拼接的:

package?example;
import?java.io.PrintStream;
import?java.util.Random;
public?class?test2
{
????public?test2()
????{
????//????0????0:aload_0
????//????1????1:invokespecial???#1???<Method?void?Object()>
????//????2????4:return
????}
????public?static?void?main(String?args[])
????{
????????String?s?=?"";
????//????0????0:ldc1????????????#2???<String?"">
????//????1????2:astore_1
????????Random?rand?=?new?Random();
????//????2????3:new?????????????#3???<Class?Random>
????//????3????6:dup
????//????4????7:invokespecial???#4???<Method?void?Random()>
????//????5???10:astore_2
????????for(int?i?=?0;?i?<?10;?i++)
????//*???6???11:iconst_0
????//*???7???12:istore_3
????//*???8???13:iload_3
????//*???9???14:bipush??????????10
????//*??10???16:icmpge??????????55
????????????s?=?(new?StringBuilder()).append(s).append(rand.nextInt(1000)).append("?").toString();
????//???11???19:new?????????????#5???<Class?StringBuilder>
????//???12???22:dup
????//???13???23:invokespecial???#6???<Method?void?StringBuilder()>
????//???14???26:aload_1
????//???15???27:invokevirtual???#7???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(String)>
????//???16???30:aload_2
????//???17???31:sipush??????????1000
????//???18???34:invokevirtual???#8???<Method?int?Random.nextInt(int)>
????//???19???37:invokevirtual???#9???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(int)>
????//???20???40:ldc1????????????#10??<String?"?">
????//???21???42:invokevirtual???#7???<Method?StringBuilder?StringBuilder.append(String)>
????//???22???45:invokevirtual???#11??<Method?String?StringBuilder.toString()>
????//???23???48:astore_1

????//???24???49:iinc????????????3??1
????//*??25???52:goto????????????13
????????System.out.println(s);
????//???26???55:getstatic???????#12??<Field?PrintStream?System.out>
????//???27???58:aload_1
????//???28???59:invokevirtual???#13??<Method?void?PrintStream.println(String)>
????//???29???62:return
????}
}

综上案例分析,发现字符串进行“+”拼接时,内部有以下几种情况:

1.“+”直接拼接的是常量变量,如"ab"+"cd"+"ef"+"123",内部编译就把几个连接成一个常量字符串处理;

2. “+”拼接的含变量字符串,如案例2:"ok" + s + "xyz" + 5,内部编译其实是new 一个StringBuilder来进行来通过append进行拼接;

3.案例3循环过程,实质也是“+”拼接含变量字符串,因此,内部编译时,也会创建StringBuilder来进行拼接。

对比三种情况,发现第三种情况每次做循环,都会新创建一个StringBuilder对象,这会增加系统的内存,反过来就会降低系统性能。

因此,在做字符串拼接时,单线程环境下,可以显性使用StringBuilder来进行拼接,避免每循环一次就new一个StringBuilder对象;在多线程环境下,可以使用线程安全的StringBuffer,但涉及到锁竞争,StringBuffer性能会比StringBuilder差一点。

这样,起到在字符串拼接时的优化效果。

二.如何使用String.intern节省内存?

在回答这个问题之前,可以先对一段代码进行测试:

1.首先在idea设置-XX:+PrintGCDetails -Xmx6G -Xmn3G,用来打印GC日志信息,设置如下图所示:

2.执行以下例子代码:

public?class?test4?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????final?int?MAX=10000000;
????????System.out.println("不用intern:"+notIntern(MAX));
????????System.out.println("使用intern:"+intern(MAX));
????}
????private?static?long?notIntern(int?MAX){
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?MAX;?i++)?{
????????????int?j?=?i?%?100;
????????????String?str?=?String.valueOf(j);
????????}
????????return?System.currentTimeMillis()?-?start;
????}

????private?static?long?intern(int?MAX){
????????long?start?=?System.currentTimeMillis();
????????for?(int?i?=?0;?i?<?MAX;?i++)?{
????????????int?j?=?i?%?100;
????????????String?str?=?String.valueOf(j).intern();
????????}
????????return?System.currentTimeMillis()?-?start;
????}
}

未使用intern的GC日志:

[GC?(System.gc())?[PSYoungGen:?377487K->760K(2752512K)]?377487K->768K(2758656K),?0.0009102?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]
[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]
Heap
?PSYoungGen??????total?2752512K,?used?23593K?[0x0000000700000000,?0x00000007c0000000,?0x00000007c0000000)
??eden?space?2359296K,?1%?used?[0x0000000700000000,0x000000070170a548,0x0000000790000000)
??from?space?393216K,?0%?used?[0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
??to???space?393216K,?0%?used?[0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
?ParOldGen???????total?6144K,?used?636K?[0x0000000640000000,?0x0000000640600000,?0x0000000700000000)
??object?space?6144K,?10%?used?[0x0000000640000000,0x000000064009f2f8,0x0000000640600000)
?Metaspace???????used?3284K,?capacity?4500K,?committed?4864K,?reserved?1056768K
??class?space????used?359K,?capacity?388K,?committed?512K,?reserved?1048576K

根据打印的日志分析:没有使用intern情况下,执行时间为354ms,占用内存为24229k,推荐阅读:46张PPT弄懂JVM。

使用intern的GC日志:

[GC?(System.gc())?[PSYoungGen:?613417K->1144K(2752512K)]?613417K->1152K(2758656K),?0.0012530?secs]?[Times:?user=0.00?sys=0.00,?real=0.00?secs]
[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]
Heap
?PSYoungGen??????total?2752512K,?used?15729K?[0x0000000700000000,?0x00000007c0000000,?0x00000007c0000000)
??eden?space?2359296K,?0%?used?[0x0000000700000000,0x0000000700f5c400,0x0000000790000000)
??from?space?393216K,?0%?used?[0x0000000790000000,0x0000000790000000,0x00000007a8000000)
??to???space?393216K,?0%?used?[0x00000007a8000000,0x00000007a8000000,0x00000007c0000000)
?ParOldGen???????total?6144K,?used?965K?[0x0000000640000000,?0x0000000640600000,?0x0000000700000000)
??object?space?6144K,?15%?used?[0x0000000640000000,0x00000006400f1740,0x0000000640600000)
?Metaspace???????used?3786K,?capacity?4540K,?committed?4864K,?reserved?1056768K
??class?space????used?420K,?capacity?428K,?committed?512K,?reserved?1048576K

日志分析:没有使用intern情况下,执行时间为1515ms,占用内存为16694k;

综上所述:使用intern情况下,内存相对没有使用intern的情况要小,但在节省内存的同时,增加了时间复杂度。我试过将MAX=10000000再增加一个0的情况下,使用intern将会花费高达11秒的执行时间,可见,在遍历数据过大时,不建议使用intern。

因此,使用intern的前提,一定要考虑到具体的使用场景。

到这里,可以确定,使用String.intern确实可以节省内存。

接下来,分析一下intern在不同JDK版本的区别。

在JDK1.6中,字符串常量池在方法区中,方法区属于永久代。

在JDK1.7中,字符串常量池移到了堆中。

在JDK1.8中,字符串常量池移到了元空间里,与堆相独立。

分别在1.6、1.7、1.8版本执行以下一个例子:

public?class?test5?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????String?s1=new?String("ab");
????????s.intern();
????????String?s2="ab";
????????System.out.println(s1==s2);

????????String?s3=new?String("ab")+new?String("cd");
????????s3.intern();
????????String?s4="abcd";
????????System.out.println(s4==s3);
????}
}

1.6版本

执行结果:

fasle false

分析:

执行第一部分时:

1.代码编译时,先在字符串常量池里创建常量“ab";在调用new时,将在堆中创建一个String对象,字符串常量创建的“ab"存储到堆中,最后堆中的String对象返回一个引用给s1。

2.s.intern(),在字符串常量池里已经存在“ab”,便不再创建存放副本“ab";

3.s2="ab",s2指向的是字符串常量池里”ab",而s1指向的堆中的”ab",故两者不相等。5 个刁钻的 String 面试题!建议看下。

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该示意图如下:

执行第二部分:

1.两个new出来相加的“abcd”存放在堆中,s3指向堆中的“abcd";

2.执行s3.intern(),在将“abcd"副本的存放到字符串常量池时,发现常量池里没有该”abcd",因此,成功存放;

3.s4="abcd"指向的是字符串常量池里已有的“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,故为false;

1.7版本

false true

执行第一部分:这一部分与jdk1.6基本类似,不同在于,s1.intern()返回的是引用,而不是副本。

执行第二部分:

1.new String("ab")+new String("cd"),先在常量池里生成“ab"和”cd",再在堆中生成“abcd";

2.执行s3.intern()时,会把“abcd”的对象引用放到字符串常量池里,发现常量池里还没有该引用,故可成功放入。当String s4="abcd",即把字符串常量池中”abcd“的引用地址赋值给s4,相当于s4指向了堆中”abcd"的地址,故s3==s4为true。

1.8版本

false true

参考网上一些博客,在1.8版本当中,使用intern()时,执行原理如下:

若字符串常量池中,包含了与当前对象相当的字符串,将返回常量池里的字符串;若不存在,则将该字符串存放进常量池里,并返回字符串的引用。

综上所述,可见三种版本当中,使用intern时,若字符串常量池里不存在相应字符串时,存在以下区别:

例如:

String s1=new String("ab"); s.intern();

jdk1.6:若字符串常量池里没有“ab",则会在常量池里存放一个“ab"副本,该副本地址与堆中的”ab"地址不相等;

jdk1.7:若字符串常量池里没有“ab",会将“ab”的对象引用放到字符串常量池里,该引用地址与堆中”ab"的地址相同;

jdk1.8:若字符串常量池中包含与当前对象相当的字符串,将返回常量池里的字符串;若不存在,则将该字符串存放进常量池里,并返回字符串的引用。

三.如何使用字符串的分割方法?

在简单进行字符串分割时,可以用indexOf替代split,因为split的性能不够稳定,故针对简单的字符串分割,可优先使用indexOf代替;

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原文链接:https://www.cnblogs.com/javastack/p/13035196.html
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