阿里面试官:字符串在JVM中如何存放?90%的人就真的只回答在哪里存放

 
1. 一道面试题的引出
在面试BAT这种一线大厂时,如果面试官问道:字符串在 JVM 中如何存放?大多数人能顺利的给出如下答案:
 
字符串对象在JVM中可能有两个存放的位置:字符串常量池堆内存
  • 使用常量字符串初始化的字符串对象,它的值存放在字符串常量池中;

  • 使用字符串构造方法创建的字符串对象,它的值存放在堆内存中;
但是如果能针对上述回答,做进一步扩展,会给你的面试表现加分不少,让你从一大波候选人中脱颖而出。下面就一起来分析一下。
首先来看,String提供了一个API, java.lang.String.intern(),这个API可以手动将一个字符串对象的值转移到字符串常量池中
在1.7之前,字符串常量池是在PermGen区域,这个区域的大小是固定的,不能在运行时根据需要扩大,也不能被垃圾收集器回收,因此如果程序中有太多的字符串调用了intern方法的话,就可能造成OOM。
在1.7以后,字符串常量池移到了堆内存中,并且可以被垃圾收集器回收,这个改动降低了字符串常量池OOM的风险

2. 案例分析

阿里面试官:字符串在JVM中如何存放?90%的人就真的只回答在哪里存放
验证代码:
  1. publicclassStringTest {
  2. publicstaticvoid main(String[] args) {
  3. String s1 = "javaadu";
  4. String s2 = "javaadu";
  5. String s3 = newString("javaadu");
  6. System.out.println(s1 == s2); //true
  7. System.out.println(s1 == s3); //false
  8. String s4 = s3.intern();
  9. System.out.println(s1 == s4); //true
  10. }
  11. }

3. intern源码分析

我们来看intern方法的实现,intern方法的底层是一个native方法,在Hotspot JVM里字符串常量池它的逻辑在注释里写得很清楚:
如果常量池中有这个字符串常量,就直接返回,否则将该字符串对象的值存入常量池,再返回。
阿里面试官:字符串在JVM中如何存放?90%的人就真的只回答在哪里存放
这里以Openjdk1.8的源码为例,跟下intern方法的底层实现,String.java文件对应的C文件是String.c:
  1. JNIEXPORT jobject JNICALL
  2. Java_java_lang_String_intern(JNIEnv *env, jobject this)
  3. {
  4. return JVM_InternString(env, this);
  5. }
JVM_InternString这个方法的定义在jvm.h,实现在jvm.cpp中,在JVM中,Java世界和C++世界的连接层就是jvm.h和jvm.cpp这两文件。
  1. JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str))
  2. JVMWrapper("JVM_InternString");
  3. JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam;
  4. if (str == NULL) return NULL;
  5. oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str);
  6. oop result = StringTable::intern(string, CHECK_NULL);
  7. return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result);
  8. JVM_END
可以看出,字符串常量池在JVM内部就是一个HashTable,也就是上面代码中的StringTable。
StringTable::intern方法跟下去,可以发现:如果找到了这次操作的字符串,就直接返回found_string;如果没有找到,就将当前的字符串加入到HashTable中,然后再返回。

4. 总结

在Java应用恰当得使用String.intern()方法有助于节省内存空间,但是在使用的时候,也需要注意,因为StringTable的大小是固定的,如果常量池中的字符串过多,会影响程序运行效率。
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