【调优】Java 调优学习笔记之字符串

一、紧凑字符串（Compact Strings）

• 核心机制：
  Java 9 引入 Compact Strings 特性（Java 11 默认开启 -XX:+CompactStrings），当字符串仅包含 Latin-1 字符（ASCII 范围，0-255） 时，使用 8 位字节数组（byte[]） 存储；若包含非 Latin-1 字符，则仍使用 16 位字符数组（char[]）。
  ⚠️ 注意：Java 8 及之前版本统一使用 char[]（每个字符占 2 字节，属于 16 位字符数组）。

• 内存优化效果：
  对于纯 Latin-1 字符串场景，Java 11 的内存占用约为 Java 8 的 75%（字符存储字节数减半）。在常规 Java 应用中，字符串可能占据堆内存的 50% 以上，因此优化效果显著。

二、重复字符串处理

1. 字符串去重（String Deduplication）

• 开启条件：

  • 自 Java 8 Update 20（JDK 8u20） 引入，需通过 -XX:+UseStringDeduplication 开启（默认 false）。
  • 必须搭配 G1 垃圾收集器（需添加 -XX:+UseG1GC），且仅对 老年代字符串 生效。

• 未默认开启的原因：

  1. GC 停顿时间增加：去重操作由 G1 回收线程在 新生代回收 或 混合回收阶段 同步执行，需扫描存活字符串并合并重复项，可能延长 STW（Stop The World）时间。
  2. 内存开销风险：若重复字符串较少，去重所需的 哈希表存储（记录唯一字符串） 和 元数据追踪 可能导致内存占用增加。

2. 字符串驻留（String.intern ()）

• 机制说明：
  String.intern() 会将字符串存入 字符串常量池（位于 JVM 堆外的元空间），而非原生内存。

  • Java 8 及之后，常量池的哈希表初始大小为 60013（可通过 -XX:StringTableSize 调整为质数，如 1009、32791）。
  • 当存储的字符串数量超过哈希表容量时，会发生 哈希碰撞，碰撞的字符串以 链表 形式存储。

• 性能隐患：
  链表过长会导致 intern() 查询时间复杂度退化为 O (n)，建议：

  • 避免在循环中频繁调用 intern()；
  • 对长字符串或大量唯一字符串，慎用 intern()。

补充说明

• 分析工具：

  • jmap -histo:live <pid>：分析堆中字符串实例数量及占比（java.lang.String 条目）。
  • -XX:+PrintStringDeduplicationStatistics：打印去重统计信息（如去重率、节省内存量）。

• 参数调优示例：

  # Java 11 调优参数示例（开启紧凑字符串、G1 GC、字符串去重）
  java -XX:+CompactStrings -XX:+UseG1GC -XX:+UseStringDeduplication -jar app.jar