JAVA程序优化之字符串优化处理

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。。。