Question

我知道java 9中的字符串表示有所改进。我也发现了一些相关的信息。我想更多地了解这一点，以及与以前的Java版本相比，如何减少内存使用量并改进垃圾收集。有几个问题只与这个主题有关，但并不完全相信那里的答案。提前谢谢。

Answer 1

在Java 8中

在Java 8 String中有一个字段char[] value - 一个字符占用两个字节，因为它代表一个完整的UTF-16代码单元。 Oracle对许多堆转储的分析得出两个结论：

这些数组占据普通应用程序实时数据（包括标题和指针）的20％到30％之间。
绝大多数字符串只需要ISO-8859-1（也称为Latin-1），这是一个字节。

重构String只使用一个字节用于Latin-1因此可以节省大约10％到15％的内存，并通过减少垃圾分配来提高运行时性能。

在Java 9中

在Java 9中，String由byte[] value支持，因此UTF-8字符只能使用一个字节。但是如果字符串同时使用UTF-8 和 UTF-16（甚至是UTF-32）字符会发生什么？

对于像UTF-8这样的可变大小的记录，这听起来像是一种情况，其中每个字符对一个字节和两个字节进行区分。但是，没有办法预测单个字符它将占用哪个阵列时隙，因此需要随机访问（例如charAt(int)）来执行线性扫描。将随机访问性能从常数时间降低到线性时间是不可接受的回归。

相反，每个字符都可以用单个字节编码，在这种情况下，这是所选择的表示，或者如果其中至少有一个需要两个，则将使用两个字节对于他们所有人。新字段coder表示字节如何编码字符，String中的许多方法对其进行评估以选择正确的代码路径。

以下是String构造函数的简化版本的外观：

// `char[] value` is the argument
if (COMPACT_STRINGS) {
    byte[] val = StringUTF16.compress(value);
    if (val != null) {
        this.value = val;
        this.coder = LATIN1;
        return;
    }
}
this.coder = UTF16;
this.value = StringUTF16.toBytes(value);

这里有几点需要注意：

布尔标志COMPACT_STRINGS，它是命令行标志XX:-CompactStrings的实现，可以使用它来禁用压缩。
实用程序类StringUTF16首先用于尝试将值数组压缩为单个字节，如果失败并返回null，则将其转换为双字节。
编码器字段分配了相应的常量，用于标记适用的情况。

如果您想了解有关紧凑字符串（以及不明确的字符串连接）的更多信息，请查看JEP 254或Aleksey Shipilev’s talk（它还包括一些基准测试）。

Answer 2

Java 9引入了String优化。 Java 9带有JEP 254（Compact Strings）功能。

“而不是char []数组，String现在表示为byte []数组。根据它包含的字符，它将使用UTF-16或Latin-1，即 - 每个字符串一个或两个字节String类中有一个新字段 - 编码器，它指示使用哪个变体。与压缩字符串不同，默认情况下启用此功能。如果需要（在主要使用UTF-16字符串的情况下），仍然可以通过-XX禁用：-CompactStrings。

此更改不会影响String或任何其他相关类的任何公共接口。许多类都经过重新设计以支持新的String表示形式，例如StringBuffer或StringBuilder。“

http://openjdk.java.net/jeps/254

<强>描述

我们建议将String类的内部表示从UTF-16字符数组更改为字节数组加编码标志字段。新的String类将存储根据字符串内容编码为ISO-8859-1 / Latin-1（每个字符一个字节）或UTF-16（每个字符两个字节）的字符。编码标志将指示使用的编码。

与String相关的类（如AbstractStringBuilder，StringBuilder和StringBuffer）将更新为使用相同的表示形式，HotSpot VM的内部字符串操作也将如此。

这纯粹是一个实现更改，不会更改现有的公共接口。没有计划添加任何新的公共API或其他接口。

迄今为止所做的原型制作工作证实了预期的内存占用减少，GC活动大幅减少以及某些极端情况下的性能回归较小。

有关详细信息，请参阅

http://cr.openjdk.java.net/~shade/density/state-of-string-density-v1.txt

http://cr.openjdk.java.net/~huntch/string-density/reports/String-Density-SPARC-jbb2005-Report.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=wIyeOaitmWM

https://www.infoq.com/news/2016/02/compact-strings-Java-JDK9