解释`String`类中的`intern`方法的工作原理。

参考回答

在 Java 中，String 类的 intern() 方法用于将字符串的引用存储到字符串常量池中，或者返回已经存在于字符串常量池中的字符串引用。

工作原理：

• 如果调用 intern() 的字符串已经存在于字符串常量池中，则返回该池中的引用。
• 如果字符串不在常量池中，则将该字符串添加到常量池中，并返回它的引用。

主要作用：

• 提高内存使用效率，避免多个相同字符串对象重复存储。
• 通过共享常量池中的字符串，减少重复对象的创建。

详细讲解与拓展

1. 什么是字符串常量池

字符串常量池（String Constant Pool）是 JVM 内存中的一块特殊区域，用于存储字符串字面量（String literals）和通过 intern() 方法加入的字符串。它的特点是：

• 相同的字符串只存储一份，具有去重的效果。
• 字符串字面量在类加载时自动加入常量池，而非字面量的字符串可以通过 intern() 手动加入。

2. intern() 的工作机制

• 如果字符串已经存在于常量池中：
  • intern() 返回池中字符串的引用。
• 如果字符串不在常量池中：
  • JVM 会将该字符串添加到常量池中，并返回该字符串的引用。

3. 代码示例

示例 1：intern() 返回常量池中的字符串引用

public class InternExample {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";            // 字符串字面量，自动加入常量池
        String s2 = new String("hello"); // 在堆中创建新对象

        System.out.println(s1 == s2);             // false，不同的引用
        System.out.println(s1 == s2.intern());   // true，s2.intern() 返回常量池中的引用
    }
}

输出：

false
true

解释：

• s1 是字面量，存储在字符串常量池中。
• s2 是通过 new 创建的，存储在堆中。
• 调用 s2.intern() 后，s2.intern() 返回常量池中的 "hello"，因此与 s1 引用相同。

示例 2：intern() 将非字面量字符串加入常量池

public class InternExample2 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("world");
        String s2 = s1.intern();
        String s3 = "world";

        System.out.println(s1 == s2); // false，s1 是堆中的对象，s2 是常量池中的引用
        System.out.println(s2 == s3); // true，s2 和 s3 都指向常量池中的引用
    }
}

输出：

false
true

解释：

• s1 是通过 new 创建的对象，存储在堆中。
• s1.intern() 将 "world" 添加到常量池，并返回常量池的引用。
• s3 是字面量，指向常量池中的 "world"。

4. intern() 的用途

1. 内存优化：
   • 避免在堆中存储多个相同字符串对象，减少内存占用。
   • 在大量重复字符串的场景下非常有用，例如解析 XML/JSON 数据。
2. 提高性能：
   • 字符串常量池中的字符串可以通过引用比较（==）进行快速比较，效率高于 equals()。
3. 常量池共享：
   • 通过 intern()，可以将运行时生成的字符串加入常量池，与字符串字面量共享。

5. intern() 的局限性与注意点

1. 性能开销：
   • 调用 intern() 会有额外的性能开销，因为 JVM 需要检查常量池中是否存在该字符串。
   • 如果频繁调用 intern() 或在大字符串的场景中使用，可能会降低性能。
2. 内存限制：
   • 常量池的大小是有限的（特别是在旧版本的 JVM 中）。
   • 如果加入常量池的字符串过多，可能会引发内存溢出（OutOfMemoryError: PermGen space）。不过，在 JDK 8 及以后，字符串常量池被移到堆中，此限制不再明显。
3. 在现代 Java 中的必要性降低：
   • 随着内存的增长和 JVM 的优化，intern() 的实际使用场景已经减少。
   • 对于大多数程序，合理设计字符串的生命周期和作用域，通常不需要显式调用 intern()。

6. 字符串常量池的变化（JDK 7+ 的改进）

在 JDK 7 之前，字符串常量池存储在方法区的 PermGen（永久代）中。JDK 7 及以后，字符串常量池被移到了 堆内存 中。这种变化带来的好处包括：

1. 更大容量：堆比永久代有更多的空间，减少了常量池内存不足的问题。
2. 统一管理：常量池和其他对象统一由垃圾回收器管理。

示例：

// 在 JDK 8 中常量池移到堆内存
String s1 = new String("java");
String s2 = s1.intern();
System.out.println(s1 == s2); // false
System.out.println(s2 == "java"); // true

7. 实践中的使用建议

1. 在重复字符串的场景中使用：
   • 当程序中出现大量重复的字符串（如数据处理、文本解析）时，可以考虑使用 intern() 优化内存使用。
2. 避免滥用：
   • intern() 会引入额外的性能开销，如果内存压力不大，或者字符串种类繁多，使用 intern() 并不划算。
3. 现代替代方案：
   • 对于 JDK 8+ 的 JVM，内存资源更充足，合理设计对象的生命周期通常可以避免频繁使用 intern()。

8. 总结

• intern() 的作用：将字符串加入字符串常量池，或者返回常量池中已存在的字符串引用。
• 使用场景：
  • 提高内存效率，避免重复字符串对象。
  • 快速进行字符串比较（通过 ==）。
• 局限性：
  • 调用成本较高，不适合频繁使用。
  • 对于现代 JVM，内存优化的必要性有所降低。
• 现代建议：
  • 在实际开发中，尽量避免滥用 intern()，并选择其他优化方式（如缓存、哈希表）来管理字符串对象。

shuaidi永久会员

收藏 海报挣佣金 推广链接