对Java中String、StringBuffer、StringBuilder的理解

摘要

极客时间里的Java核心技术系列，第5讲，记录一些笔记。
关键词：final，compact Strings，intrinsic，永久代，元数据区，堆

String

String类是我们最常用的一个类了，String类本身是 final 标记的。
底层涉及到的知识及优化也有很多。
JDK9中对 String 引入了 Compact Strings 的设计(完全用 byte[ ] 数组存储)，对JVM底层优化的 Intrinsic 机制也进行了大幅度重写。

首先要知道它是 immutable 的，因为它底层存储数据的数组是 final 修饰的。
以前底层实现都是 char[ ] 数组，
JDK9改进成了 byte[ ] 数组 和一个标识编码的 coder（默认是UTF16）。
因为：在 Java 中，char占2个字节，byte占1个字节。
拉丁系语言（反正不是中文）的字符，用不了太宽的char，就造成一定的空间浪费。
对于字符串常量的拼接：比如 String str = “a” + “b” + “c”;
（可以通过反编译来查看验证）
在 JDK8 里，会被自动转化为 StringBuilder 来操作。
在 JDK9 里，提供了 StringConcatFactory 来作为入口优化操作。
对于字符串的缓存：
如果能够避免重复字符串的来回创建，那么就可以有效的降低内存消耗和对象创建的开销。

在 Java6 中，在 String 类中提供了 intern() 方法（不推荐使用）。它实现的功能：如果缓存里有字符串，就返回缓存里的实例，如果没有，就把它加到缓存里。

被缓存的字符串存在于 PermGen（永久代）里，这里空间很小，并且基本只有 FullGC 这样的垃圾收集器来光顾。所以很容易 OOM 错误。
所以在后来，就被放到了堆中。

在 JDK8 中，MetaSpace（元数据区）替代了 PermGen（永久代），默认缓存大小也在不断扩大。
可以用 -XX:+PrintStringTableStatistics 来查看。
也可以通过 -XX:StringTableSize=N 来调整大小。（一般不需要动，很少用到。）
对字符串的优化：
字符串的一些基础操作会用，
JVM 内部的 Intrinsic 机制：利用 native 方式的 hard-coded（硬编码）的逻辑，直接使用特定的CPU指令来操作进行优化。

硬编码：就是把代码写死，数据都直接写在方法里了，不会根据用户的输入而改变。

StringBuffer、StringBuilder

这2个类都继承了 AbstractStringBuilder 类。
在以前的版本也都是用 char[ ] 数组来存储的，在JDK9也都改成了用 byte[ ] 数组来存储。
默认给的 capacity 容量是：初始化时的字符串长度 + 16（如果没有字符串，那么就是16）。
但是 StringBuffer 是线程安全的，
单纯就是给它的所有方法都加了 synchronized 关键字来实现，当然这也带来了一定的性能开销。
而 StringBuilder 是线程不安全，
但是它的功能和 StringBuffer 是一样一样的，是绝大部分情况下拼接字符串的首选。