作者|平头哥技术博文
编辑| wndcdq/p制作| CSDN博客
字符串对象的实现
String对象是Java中使用频率最高的对象之一，因此Java公司正在不断优化String对象的实现，以提高String对象的性能。看下图了解String对象的优化过程。
1.在Java6和早期版本中
String对象是封装char数组的对象。它主要有四个成员变量：字符数组、偏移量、字符计数和哈希值哈希。
String对象是通过offset和count属性定位char数组来获取字符串。这样可以高效快速地共享数组对象，节省内存空间，但是这种方法很可能会导致内存泄漏。
2.从Java7版本到Java8版本
从Java版本7开始，Java对String类做了一些修改。字符串类中没有更多的偏移量和计数变量。该方法的优点是String对象占用的内存略少，同时String.substring方法不再共享char，从而解决了使用该方法可能导致的内存泄漏问题。
3.从Java9版本开始
将字符数组更改为字节数组。你为什么需要这么做？我们知道字符是两个字节。如果用来存储一个字节的字符有点浪费的话，为了节省空间，Java公司把它改成了一个字节来存储字符串。这样，当存储一个字节的字符时，就避免了浪费。
在Java9中，维护了一个新的属性编码器，这是编码格式的标识。计算字符串长度或调用indexOf函数时，需要根据这个字段判断如何计算字符串长度。默认情况下，Coder属性有0和1两个值，0表示拉丁-1(单字节编码)，1表示UTF-16编码。如果字符串判断字符串只包含拉丁文-1，则coder属性的值为0，否则为1。
如何创建字符串对象
1.通过字符串常量
String str='pingtouge '形式。使用这种形式创建字符串时，JVM首先会检查字符串常量池中是否存在该对象，如果存在，会返回该对象的引用地址；如果它不存在，它将在字符串常量池中创建string对象并返回引用。这种方法的优点是：避免重复创建相同值的字符串，节省内存。
2.字符串构造函数的方式
String=new String ('pingtouge ')，用这种方式创建string对象的过程比较复杂，分为两个阶段。首先，字符串pingtouge将在编译时添加到常量结构中，并在加载类时在常量池中创建。然后，在调用new时，JVM会调用String的构造函数，引用常量池中的pingtouge String，在堆内存中创建一个String对象，并返回堆中的引用地址。
了解创建字符串对象两种方法，让我们分析下面的代码来加深我们对这两种方法的理解。在下面的代码中，str是否等于str1？
String str=' pingtougeString str1=新字符串(' ping touge ')；让我们逐一分析这几行代码。首先，我们从String str='pingtouge '开始。这里，我们使用字符串常量来创建字符串对象。在创建pingtouge字符串对象时，JVM会去常量池中查找该字符串是否存在。这里的答案肯定不是。所以JVM会在常量池中创建string对象，并返回对象的地址引用，所以str引用常量池中pingtouge string对象的地址引用。
然后是string str 1=new string(' ping touge ')行，其中构造函数用于创建string对象。根据我们对通过构造函数创建字符串对象的理解，str 1应该在堆中获取pingtouge字符串的引用地址。由于str指的是常数池中pingtouge字符串对象的地址引用，而str1指的是堆中pingtouge字符串的引用地址，所以str肯定不等于str1。
="https://p26.toutiaoimg.com/origin/pgc-image/RTJXJ1kBqzfCnu?from=pc">String 对象的不可变性
从我们知道String对象的那一刻起，我想大家都知道了String对象是不可变的。那它不可变是怎么做到的呢？Java 这么做能带来哪些好处？我们一起来简单的探讨一下，先来看看String 对象的一段源码：
public final class Stringimplements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {/** The value is used for character storage. */private final char value;/** Cache the hash code for the string */private int hash; // Default to 0/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;}从这段源码中可以看出，String类用了 final 修饰符，我们知道当一个类被 final 修饰时，表明这个类不能被继承，所以String类不能被继承。这是String不可变的第一点
再往下看，用来存储字符串的char value数组被private 和final修饰，我们知道对于一个被final的基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改。这是String不可变的第二点。
Java 公司为什么要将String设置成不可变的，主要从以下三方面考虑：
1、保证 String 对象的安全性。假设 String 对象是可变的，那么 String 对象将可能被恶意修改。
2、保证 hash 属性值不会频繁变更，确保了唯一性，使得类似 HashMap 容器才能实现相应的 key-value 缓存功能。
3、可以实现字符串常量池
String 对象的优化
字符串是我们常用的Java类型之一，所以对字符串的操作也是避免不了的，在对字符串的操作过程中，如果使用不当，性能会天差地别。那么在字符串的操作过程中，有哪些地方需要我们注意呢？
优雅的拼接字符串
字符串的拼接是对字符串操作使用最频繁的操作之一，由于我们知道String对象的不可变性，所以我们在做拼接时尽可能少的使用+进行字符串拼接或者说潜意识里认为不能使用+进行字符串拼接，认为使用+进行字符串拼接会产生许多无用的对象。事实真的是这样吗？我们来做一个实验。我们使用+来拼接下面这段字符串。
String str8 = "ping" +"tou"+"ge";一起来分析一下这段代码会产生多少个对象？如果按照我们理解的意思来分析的话，首先会创建ping对象，然后创建pingtou对象，最后才会创建pingtouge对象，一共创建了三个对象。真的是这样吗？其实不是这样的，Java 公司怕我们程序员手误，所以对编译器进行了优化，上面的这段字符串拼接会被我们的编译器优化，优化成一个String str8 = "pingtouge";对象。除了对常量字符串拼接做了优化以外，对于使用+号动态拼接字符串，编译器也做了相应的优化，以便提升String的性能，例如下面这段代码：
String str = "pingtouge";for(int i=0; i<1000; i++) {str = str + i;}编译器会帮我们优化成这样：
String str = "pingtouge";for(int i=0; i<1000; i++) {str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString;}可以看出 Java 公司对这一块进行了不少的优化，防止由于程序员不小心导致String性能急速下降，尽管 Java 公司在编译器这一块做了相应的优化，但是我们还是能看出 Java 公司优化的不足之处，在动态拼接字符串时，虽然使用了 StringBuilder 进行字符串拼接，但是每次循环都会生成一个新的 StringBuilder 实例，同样也会降低系统的性能。
所以我们在做字符串拼接时，我们需要从代码的层面进行优化，在动态的拼接字符串时，如果不涉及到线程安全的情况下，我们显示的使用 StringBuilder 进行拼接，提升系统性能，如果涉及到线程安全的话，我们使用 StringBuffer 来进行字符串拼接
巧妙的使用 intern 方法
* <p>* When the intern method is invoked, if the pool already contains a* string equal to this {@code String} object as determined by* the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is* returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the* pool and a reference to this {@code String} object is returned.* <p>public native String intern;这是 intern 函数的官方注释说明，大概意思就是 intern 函数用来返回常量池中的某字符串，如果常量池中已经存在该字符串，则直接返回常量池中该对象的引用。否则，在常量池中加入该对象，然后 返回引用。
有一位Twitter工程师在QCon全球软件开发大会上分享了一个他们对 String对象优化的案例，他们利用String.intern方法将以前需要20G内存存储优化到只需要几百兆内存。这足以体现String.intern的威力，我们一起来看一个例子，简单的了解一下String.intern的用法。
public static void main(String[] args) {String str = new String("pingtouge");String str1 = new String("pingtouge");System.out.println("未使用intern方法："+(str==str1));System.out.println("未使用intern方法,str："+str);System.out.println("未使用intern方法,str1："+str1);String str2= new String("pingtouge").intern;String str3 = new String("pingtouge").intern;System.out.println("使用intern方法："+(str2==str3));System.out.println("使用intern方法,str2："+str2);System.out.println("使用intern方法,str3："+str3);}从结果中可以看出，未使用String.intern方法时，构造相同值的字符串对象返回不同的对象引用地址，使用String.intern方法后，构造相同值的字符串对象时，返回相同的对象引用地址。这能帮我们节约不少空间。
String.intern方法虽然好，但是我们要结合场景使用，不能乱用，因为常量池的实现是类似于一个HashTable的实现方式，HashTable 存储的数据越大，遍历的时间复杂度就会增加。如果数据过大，会增加整个字符串常量池的负担。
灵活的字符串的分割
字符串的分割是字符串操作的常用操作之一，对于字符串的分割，大部分人使用的都是 Split 方法，Split 方法大多数情况下使用的是正则表达式，这种分割方式本身没有什么问题，但是由于正则表达式的性能是非常不稳定的，使用不恰当会引起回溯问题，很可能导致 CPU 居高不下。在以下两种情况下 Split 方法不会使用正则表达式：
传入的参数长度为1，且不包含“.$|[{^?*+”regex元字符的情况下，不会使用正则表达式
传入的参数长度为2，第一个字符是反斜杠，并且第二个字符不是ASCII数字或ASCII字母的情况下，不会使用正则表达式
所以我们在字符串分割时，应该慎重使用 Split 方法，首先考虑使用 String.indexOf 方法进行字符串分割，如果 String.indexOf 无法满足分割要求，再使用 Split 方法，使用 Split 方法分割字符串时，需要注意回溯问题。
文章不足之处，望大家多多指点，共同学习，共同进步
参考资料
Java性能调优实战 xfdxl
声明：本文为CSDN博主「平头哥的技术博文」的原创文章，版权归作者所有。