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Java中的String常量和String.intern的实现

时间:2014-08-16 11:15:30      阅读:276      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:string   stringtable   常量池   intern方法   

在java中有constantPool常量池,常量池里对类,方法,接口的常量,而对于存放字符串常量通常存放的符号链接Symbol 或者真实的String的对象的引用。

我们来看一段简单的代码和反编译字节码

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		String test = "test";
	}

}


Constant pool:
   #1 = Class              #2             //  test
   #2 = Utf8               test
   #3 = Class              #4             //  java/lang/Object
   #4 = Utf8               java/lang/Object
   #5 = Utf8               <init>
   #6 = Utf8               ()V
   #7 = Utf8               Code
   #8 = Methodref          #3.#9          //  java/lang/Object."<init>":()V
   #9 = NameAndType        #5:#6          //  "<init>":()V
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Ltest;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = String             #2             //  test
  #17 = Utf8               args
  #18 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #19 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #20 = Utf8               SourceFile
  #21 = Utf8               test.java
{
  public test();
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0       
         1: invokespecial #8                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return        
      LineNumberTable:
        line 2: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0       5     0  this   Ltest;

  public static void main(java.lang.String[]);
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
         0: ldc           #16                 // String test
         2: astore_1      
         3: return        
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 15: 3
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
               0       4     0  args   [Ljava/lang/String;
               3       1     1  test   Ljava/lang/String;
}

在反编译字节码中,我们看到了常量池的定义

#16 = String  #2

#2 =utf8 test

当这个字符串常量内容test在类初始化的时候是以符号链接Symbol存放,存放的是UTF-8编码的c里的char数组,存放的索引是在#16而不是#2,这在类的初始化的时候已经直接关联好了。

对于 String test="test" 代码所对应的调用指令

0: ldc  #16

2: astore_1

可以看到一个语句拆成了2个部分,一个是ldc #16 和保存引用到参数test

那我们来看看ldc指令是如何执行的,在interpreterRuntime.cpp中我们看到了ldc的执行

IRT_ENTRY(void, InterpreterRuntime::ldc(JavaThread* thread, bool wide))
  // access constant pool
  constantPoolOop pool = method(thread)->constants();
  int index = wide ? get_index_u2(thread, Bytecodes::_ldc_w) : get_index_u1(thread, Bytecodes::_ldc);
  constantTag tag = pool->tag_at(index);

  if (tag.is_unresolved_klass() || tag.is_klass()) {
    klassOop klass = pool->klass_at(index, CHECK);
    oop java_class = klass->java_mirror();
    thread->set_vm_result(java_class);
  } else {
#ifdef ASSERT
    // If we entered this runtime routine, we believed the tag contained
    // an unresolved string, an unresolved class or a resolved class.
    // However, another thread could have resolved the unresolved string
    // or class by the time we go there.
    assert(tag.is_unresolved_string()|| tag.is_string(), "expected string");
#endif
    oop s_oop = pool->string_at(index, CHECK);
    thread->set_vm_result(s_oop);
  }
IRT_END

因为这是个字符串常量,代码走到pool->string_at(index, CHECK) 这个代码走到了

oop constantPoolOopDesc::string_at_impl(constantPoolHandle this_oop, int which, TRAPS) {
  oop str = NULL;
  CPSlot entry = this_oop->slot_at(which);
  if (entry.is_metadata()) {
    ObjectLocker ol(this_oop, THREAD);
    if (this_oop->tag_at(which).is_unresolved_string()) {
      // Intern string
      Symbol* sym = this_oop->unresolved_string_at(which);
      str = StringTable::intern(sym, CHECK_(constantPoolOop(NULL)));
      this_oop->string_at_put(which, str);
    } else {
      // Another thread beat us and interned string, read string from constant pool
      str = this_oop->resolved_string_at(which);
    }
  } else {
    str = entry.get_oop();
  }
  assert(java_lang_String::is_instance(str), "must be string");
  return str;
}

在没有调用ldc 之前,字符串常量值是用symbol 来表示的,而当调用ldc之后,通过调用StringTable::intern 产生了String的引用,并且存放在常量池中,如果在调用ldc指令的话,直接从常量池根据索引#16中取出String的引用(this_oop->resolved_string_at(which)).

StringTable

StringTable存放的是string的cache table, 用于存放字符串常量的引用的表,避免产生新的string的开销。 

StringTable数据结构是我们常用的java中的hashtable, 先计算字符串的hashcode,根据hashcode到对应的数组,然后遍历里面的链表结构比较字符串里的每个字符,直到找到相同的。当数据比较多的时候,会导致查找效率变慢,java会在进入safepoint点的时候做一次rehash。


在调用ldc指令后,会把symbol 的c++ char 数组转化成新的unicode的java char 数组,并生成新的string的引用,将这个引用保存到StringTable中去。

String.intern方法

String.intern()的方法原理是通过找到字符串所在Stringtable里保存的引用,代码如下

JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str))
  JVMWrapper("JVM_InternString");
  JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam;
  if (str == NULL) return NULL;
  oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str);
  oop result = StringTable::intern(string, CHECK_NULL);
  return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result);
JVM_END
我们又看到了熟悉的StringTable:intern 的方法,而在这里和ldc有点不同的是,这时候引用已经存在,如果StringTable里不存在这个字符串的时候,会直接将该String的引用存放到StringTable中。


释疑

前段时间看到有博客说

使用String.intern()方法则可以将一个String类的保存到一个全局String表中,如果具有相同值的Unicode字符串已经在这个表中,那么该方法返回表中已有字符串的地址,如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中

这个解释是错误的,并且举了例子

String s1=new String("kvill");        
System.out.println( s1==s1.intern() );  

实际上这个例子举的是错误的,因为"kvill"的时候已经调用了ldc的指令,也就是说"kvill" 已经生成了string的引用

该代码实际已经类似与

String test="kvill";
String s1 = new String(test);
这样就可以比较清楚的看到这已经是完全两个不同的String对象了

而要证明这点只要将程序改成

char[] test={'k','v','i','l','l'};
String s1=new String(test);
System.out.println(s1==s1.intern());
返回为true,前面那句话实际上是对的。















Java中的String常量和String.intern的实现,布布扣,bubuko.com

Java中的String常量和String.intern的实现

标签:string   stringtable   常量池   intern方法   

原文地址:http://blog.csdn.net/raintungli/article/details/38595573

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