JAVA 程序优化字符串优化处理
字符串是软件开发中最为重要的对象之一。通常,字符串对象或其等价对象(如char数组),在内存中总是占据了最大的空间块。因此如何高效地处理字符串,必将是提高系统整体性能的关键所在。
1.String对象及特点
String对象是Java语言中重要的数据类型,但它并不是Java的基本数据类型。在C语言中,对字符串的处理最通常的做法是使用char数组,但这种方式的弊端是显而易见的,数组本身无法封装字符串操作所需的基本方法。而在Java语言中,String对象可以认为是char数组的延伸和进一步封装。Java中String类,它注意由3部分组成:char数组,offset偏移量,String的长度。char数组表示String的内容,它是String对象所表示字符串的超集。String的真实内容还需要由偏移量和长度在这个char数组中进行定位和截取。理解这点很重要,这将有助于更好地了解后面阐述的有关String.subString()方法导致的内存泄漏问题。
在Java中,Java的设计者对String对象进行了大量的优化,其主要表现在一下三个方面,同时这也是String对象的三个基本特点:
- 不变性;
不变性是指String对象一旦生成,则不能再对它进行改变。String的这个特征可以泛化成不变模式,即一个对象的状态在对象被创建之后就不再发生变化。不变模式的主要作用在于当一个对象需要被多线程共享,并且访问频繁时,可以省略同步和锁等待的时间,从而大幅度提高系统性能。
ps:不变模式是一个可以提高多线程程序的性能,降低多线程程序复杂度的设计模式。
- 针对常量池的优化;
针对常量池的优化指:当2个String对象拥有相同的值时,他们只引用常量池中的同一个拷贝。当同一个字符串反复出现时,这个技术可以大幅度节省内存空间。
String str1="abc"; String str2="abc"; String str3=new String("abc"); System.out.println(str1==str2); //返回true System.out.println(str1==str3); //返回false System.out.println(str1==str3.intern()); //返回true
以上代码显示str1和str2引用了相同的地址,但是str3却重新开辟了一块内存空间,但即便如此,str3在常量池的位置和str1是一样的,也就是说,虽然str3单独占用了堆空间,但是它指向的实体和str1完全一样。以上示例代码中,最后一行使用intern()方法,该方法返回了String对象在常量池中的引用。
- 类的final定义;
作为final类的String对象,在系统中不可能有任何子类,这是对系统安全性的保护。同时对于jdk1.5版本以前的环境中,使用final定义,有助于帮助虚拟机寻找机会,内联所有的final方法,从而提高系统效率。但这种优化方法在jdk1.5后,效果并不明显。
2.subString()方法的内存泄漏
截取字符串是字符串操作中常见的操作之一。在Java中,String类提供了2个截取子字符串的方法:
public String subString(int beginIndex) pubilc String subString(int beginIndex,int endIndex)
以第2个方法为例,它返回原字符串中以beginIndex开始,到endIndex为止的子字符串。然而这个方法在jdk的实现中存在严重的内存泄漏问题。查看此方法的源代码:
public String subString(int beginIndex,int endIndex){ if(beginIndex<0){ throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);} if(endIndex>count){ throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);} if(beginIndex>endIndex){ throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex-beginIndex);} return ((beginIndex==0)&&(endIndex==count))?this:new String(offset+beginIndex,endIndex-beginIndex,value); }
在方法的最后,返回了一个新建的String对象。查看该String的构造函数:
// Package private constructor which shares value array for speed.
String(int offset,int count,char value[]){ this.value=value; this.offset=offset; this.count=count;}
在源码的注释中说明,这是一个包作用域的构造函数,其目的是为了能高效且快速地共享String内的char数组对象。但在这种通过偏移量来截取字符串的方法中,String的原生内容value数组被复制到新的子字符串中。设想,如果原始字符串很大,截取的字符串长度却很短,那么截取的子字符串中包含了原生字符串的所有内容,并占据了相应的空间,而仅仅通过偏移量和长度来决定自己的实际价值。这种算法提高了运算速度却浪费了大量的内存空间。
ps:String的这个构造函数使用了以空间换时间的策略,浪费了内存空间,却提高了字符串的生成速度。
待续。。。
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