浅谈Java String.intern()

String.intern()原理

String.intern()是一个Native方法，底层调用C++的 StringTable::intern 方法，源码注释：当调用 intern 方法时，如果常量池中已经该字符串，则返回池中的字符串；否则将此字符串添加到常量池中，并返回字符串的引用。

class Test {
    public static void main(String args[]) {
        String s1 = new StringBuilder().append("String").append("Test").toString();
        System.out.println(s1.intern() == s1);

        String s2 = new StringBuilder().append("ja").append("va").toString();
        System.out.println(s2.intern() == s2);
    }
}

在 JDK6 和 JDK7 中结果不一样：

1、JDK6的执行结果：false false
对于这个结果很好理解。在JDK6中，常量池在永久代分配内存，永久代和Java堆的内存是物理隔离的，执行intern方法时，如果常量池不存在该字符串，虚拟机会在常量池中复制该字符串，并返回引用，所以需要谨慎使用intern方法，避免常量池中字符串过多，导致性能变慢，甚至发生PermGen内存溢出。

2、JDK7的执行结果：true false
在JDK7中，常量池已经在Java堆上分配内存，执行intern方法时，如果常量池已经存在该字符串，则直接返回字符串引用，否则复制该字符串对象的引用到常量池中并返回，所以在JDK7中，可以重新考虑使用intern方法，减少String对象所占的内存空间。

String.intern()性能

常量池底层使用StringTable数据结构保存字符串引用，实现和HashMap类似，根据字符串的hashcode定位到对应的数组，遍历链表查找字符串，当字符串比较多时，会降低查询效率。

在JDK6中，由于常量池在PermGen中，受到内存大小的限制，不建议使用该方法。
在JDK7、8中，可以通过-XX:StringTableSize参数StringTable大小，下面通过几个测试用例看看intern方法的性能。

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(cost(1000000));
    }

    public static long cost(int num) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            String.valueOf(i).intern();
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }
}

执行一百万次intern()方法，不同StringTableSize的耗时情况如下：
1、-XX:StringTableSize=1009，平均耗时23000ms；
2、-XX:StringTableSize=10009，平均耗时2200ms；
3、-XX:StringTableSize=100009，平均耗时200ms；
4、默认情况下，平均耗时400ms；

在默认StringTableSize下，执行不同次intern()方法的耗时情况如下：
1、一万次，平均耗时5ms；
2、十万次，平均耗时25ms；
3、五十万次，平均耗时130ms；
4、一百万次，平均耗时400ms；
5、五百万次，平均耗时5000ms；
6、一千万次，平均耗时15000ms；

从这些测试数据可以看出，尽管在Java 7以上对intern()做了细致的优化，但其耗时仍然很显著，如果无限制的使用intern(）方法，将导致系统性能下降，不过可以将有限值的字符串放入常量池，提高内存利用率，所以intern()方法是一把双刃剑。

总结：
String.intern()方法是一种手动将字符串加入常量池中的方法，原理如下：如果在常量池中存在与调用intern()方法的字符串等值的字符串，就直接返回常量池中相应字符串的引用，否则在常量池中复制一份该字符串，并将其引用返回（Jdk7中会直接在常量池中保存当前字符串的引用）；Jdk6 中常量池位于PremGen区，大小受限，不建议使用String.intern()方法，不过Jdk7 将常量池移到了Java堆区，大小可控，可以重新考虑使用String.intern()方法，但是由对比测试可知，使用该方法的耗时不容忽视，所以需要慎重考虑该方法的使用；String.intern()方法主要适用于程序中需要保存有限个会被反复使用的值的场景，这样可以减少内存消耗，同时在进行比较操作时减少时耗，提高程序性能。
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