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簡(jiǎn)書(shū)占小狼
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背景
字符串類(lèi)型在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中使用非常頻繁，如果為每個(gè)字符串常量都生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的String對(duì)象，明顯會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)，針對(duì)這一問(wèn)題，虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)一個(gè)字符串常量池的概念，提供了如下實(shí)現(xiàn)：
1、同一個(gè)字符串常量，在常量池只有一份副本；
2、通過(guò)雙引號(hào)聲明的字符串，直接保存在常量池中；
3、如果是String對(duì)象，可以通過(guò)String.intern方法，把字符串常量保存到常量池中；
本文JVM源碼版本 openjdk-7-fcs-src-b147-27
疑惑
在不同環(huán)境執(zhí)行上述代碼，會(huì)得到不同的結(jié)果，為什么？
1、JDK1.6的結(jié)果：false false
2、JDK1.7的結(jié)果：true false
解惑
其中String.intern在java中是native方法，JDK1.7的注釋如下：
1、執(zhí)行intern方法時(shí)，如果常量池中存在和String對(duì)象相同的字符串，則返回常量池中對(duì)應(yīng)字符串的引用；
2、如果常量池中不存在對(duì)應(yīng)的字符串，則添加該字符串到常量中，并返回字符串引用；
HotSpot1.6實(shí)現(xiàn)
常量池的內(nèi)存在永久代進(jìn)行分配，永久代和Java堆的內(nèi)存是物理隔離的，執(zhí)行intern方法時(shí)，如果常量池不存在該字符串，虛擬機(jī)會(huì)在常量池中復(fù)制該字符串，并返回引用，使用intern方法時(shí)需要謹(jǐn)慎，避免常量池中字符串過(guò)多，導(dǎo)致性能變慢，甚至發(fā)生PermGen內(nèi)存溢出。
顯然s.intern() == s不可能成立.
HotSpot1.7實(shí)現(xiàn)
intern方法的HotSpot實(shí)現(xiàn)入口位于openjdk\jdk\src\share\native\java\lang\String.c文件中：
其中JVM_InternString聲明位于openjdk\hotspot\src\share\vm\prims\jvm.cpp文件中：
String.intern最終通過(guò)StringTable.intern方法實(shí)現(xiàn)，其中StringTable是HotSpot字符串常量池的具體實(shí)現(xiàn)，1.7的常量池已經(jīng)在Java堆上分配內(nèi)存。
常量池的初始化
常量池的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，類(lèi)似JDK中的HashMap，其中StringTable的聲明位于symbolTable.hpp文件中：
StringTable最終繼承了BasicHashtable，通過(guò)構(gòu)造方法參數(shù)指定常量池的大小StringTableSize，默認(rèn)為1009，StringTableSize定義在globals.hpp文件中：
不過(guò)在Java7u40版本之后StringTableSize擴(kuò)大到了60013，可以通過(guò)-XX:StringTableSize = 10009設(shè)置StringTable大小，通過(guò)-XX:+PrintFlagsFinal打印虛擬機(jī)的Global flags參數(shù)，可以獲得當(dāng)前StringTable的大小。
BasicHashtable實(shí)現(xiàn)
1、initialize方法初始化常量池的基本值：_table_size、_entry_size等；
2、NEW_C_HEAP_ARRAY方法在堆上分配HashtableBucket；
3、清空StringTable中的HashtableBucket數(shù)據(jù)；
StringTable.intern實(shí)現(xiàn)
1、其中參數(shù)string_or_null為指向原字符串的句柄，name是String對(duì)象中字符數(shù)組的拷貝、len為字符數(shù)組的長(zhǎng)度；
2、java_lang_String::hash_string方法計(jì)算出字符串的hash值，實(shí)現(xiàn)如下：
3、BasicHashtable.hash_to_index方法計(jì)算出該hash值在StringTable中桶的位置index，實(shí)現(xiàn)如下：
4、StringTable::lookup方法判斷StringTable指定位置的桶中是否存在相等的字符串，實(shí)現(xiàn)如下：
lookup方法通過(guò)遍歷HashtableEntry鏈表，如果找到對(duì)應(yīng)的hash值，且字符串值也相等，說(shuō)明StringTable中已經(jīng)存在該字符串，則返回該字符串引用，否則返回NULL；
5、如果StringTable不存在該字符串，則通過(guò)StringTable::basic_add方法添加字符串引用到StringTable，實(shí)現(xiàn)如下：
basic_add方法中的條件判斷!string_or_null.is_null()為true，!JavaObjectsInPerm為true，所以并不會(huì)進(jìn)行字符串的復(fù)制，而是通過(guò)HashtableEntry對(duì)象封裝原字符串的hash值和指向源字符串的句柄，添加到StringTable對(duì)應(yīng)bucket的鏈表中，并返回指向原字符串句柄；其中變量JavaObjectsInPerm默認(rèn)為false，定義如下：
通過(guò)上述分析：HotSpot1.7實(shí)現(xiàn)的常量池在java堆上分配內(nèi)存，執(zhí)行intern方法時(shí)，如果常量池已經(jīng)存在相等的字符串，則直接返回字符串引用，否則復(fù)制該字符串引用到常量池中并返回；
1、對(duì)于變量s1，常量池中不存在"StringTest"，所以s1.intern()和 s1都是指向Java堆上的String對(duì)象；
2、對(duì)于變量s2，常量池中一開(kāi)始就已經(jīng)存在"java"字符串，s2.intern()方法返回的是另外一個(gè)"java"字符串對(duì)象，所以s2.intern()和s2指向的并非同一個(gè)對(duì)象；
字符串常量如何實(shí)現(xiàn)？
類(lèi)似String s = "hello java"的字符串常量聲明，在HotSpot中是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
其中字符串常量"hello java"會(huì)在編譯過(guò)程中被保存在class文件的Constant pool數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如下是編譯字節(jié)碼實(shí)現(xiàn)：
String s = "hello java"對(duì)應(yīng)了兩條字節(jié)碼實(shí)現(xiàn)：
1、ldc #2
2、astore_1
其中l(wèi)dc指令的實(shí)現(xiàn)在interpreterRuntime.cpp文件中，實(shí)現(xiàn)如下：
ldc指令中會(huì)根據(jù)獲取的常量類(lèi)型進(jìn)行不同操作，由于目前是字符串常量，從而調(diào)用pool->string_at(index, CHECK)邏輯，實(shí)現(xiàn)如下：
其中h_this是指向當(dāng)前constantPoolOop實(shí)例的句柄，最后調(diào)用string_at_impl方法：
字符串常量一開(kāi)始以Symbol類(lèi)型表示，最終通過(guò)StringTable::intern方法生成字符串對(duì)象，并把字符串的真實(shí)引用更新到constantPool中，這樣下次執(zhí)行l(wèi)dc指令時(shí)可以直接返回對(duì)象引用。
我是占小狼
坐標(biāo)魔都，白天上班族，晚上是知識(shí)的分享者
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