Memory Model -- 08 -- 不同JDK版本之间 String.intern() 方法的区别

对于 String 类的 intern 方法，平常了解的不是很多，最近在学习的过程中接触到了这个方法，特地来整理记录一下

一、区别

JDK6 及之前的版本中
- 当调用 intern 方法时，如果字符串常量池 (StringTable) 中存在该字符串对象，则返回字符串常量池中该字符串对象的引用
- 当调用 intern 方法时，如果字符串常量池 (StringTable) 中不存在该字符串对象，则拷贝该字符串对象至字符串常量池，并返回该拷贝的引用
JDK7 及之后的版本中
- 当调用 intern 方法时，如果字符串常量池 (StringTable) 中存在该字符串对象，则返回字符串常量池中该字符串对象的引用
- 当调用 intern 方法时，如果字符串常量池 (StringTable) 中不存在该字符串对象，则再判断该字符串对象在堆中是否已存在
  - 如果该字符串对象在堆中已存在，则将堆中该字符串的引用添加进字符串常量池，并返回该引用
  - 如果该字符串对象在堆中不存在，则将该字符串对象添加进字符串常量池，并返回字符串常量池中该字符串对象的引用
由此可见，不管在哪个版本中，如果在字符串常量池已经存在该字符串对象，则 intern() 方法都会返回字符串常量池中该字符串对象的引用，这一点是相同的；不同的是，在 JDK7 及之后的版本中，当字符串常量池中不存在该字符串对象时，还会去堆中进行查找和判断

二、重现 PermGen space 异常

在 JDK 6 及之前的版本中，字符串常量池位于永久代中，而永久代的内存极为有限，如果频繁调用 intern() 方法，拷贝字符串对象至字符串常量池，会导致字符串常量池被挤爆 (实现字符串常量池的是一个名为 StringTable 的类，它是一个 Hash 表，默认值长度为 1009)，进而会抛出 OutOfMemoryError: PermGen space 异常
从 JDK7 开始，原先位于方法区 (永久代) 中的字符串常量池已被移动到 Java 堆中

现在我们通过代码来重现一下这个异常

public class PermGenErrorTest {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            getRandomString(1000000).intern();
        }
        System.out.println("Mission Complete!");
    }

    public static String getRandomString(int length) {
        // 字符串源
        String str = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";
        Random random = new Random();
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int number = random.nextInt(62);
            buffer.append(str.charAt(number));
        }
        return buffer.toString();
    }
}

JDK6
- 测试源码如上所示，此外为了快速复现这个异常，我们需要将永久代的大小设置的小一点，如下所示，将两个参数都设置为了 4M
  - PermSize：永久代初始大小
  - MaxPermSize：永久代最大大小
- 设置好之后，我们再运行程序，就会抛出 OutOfMemoryError: PermGen space 异常了
JDK7
- 接着我们将 JDK 版本切换到 7，然后再执行上面的方法，则能够正常执行
- 由此可以说明，在字符串常量池从永久代移动到堆内存之后，OutOfMemoryError: PermGen space 异常就得到了避免
JDK8
- 最后我们将 JDK 版本切换到 8，然后再执行上面的方法，也能够正常执行，但由于 JDK8 中移除了永久代，因此 PermSize、MaxPermSize 这两个参数已经没用了

三、intern 在不同 JDK 版本中的表现

最后，我们来看看不同版本下 intern() 方法的具体表现

public class InternDifference {

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("a");
        s1.intern();
        String s2 = "a";
        System.out.println(s1 == s2);

        String s3 = new String("a") + new String("a");
        s3.intern();
        String s4 = "aa";
        System.out.println(s3 == s4);
    }
}

JDK6
```
s1 == s2 // false
s3 == s4 // false
```
- s1 == s2 为 false
  - 当使用引号显式声明字符串时，会直接在字符串常量池中创建该字符串；而使用 new 关键字，会在堆中创建对应的对象，因此 String s1 = new String("a"); 这行代码创建了两个字符串对象 a，一个存储在堆中，一个存储在字符串常量池中
  - s1.intern(); 这行代码表示调用 intern() 方法，试图将 “a” 字符串的一份拷贝添加至字符串常量池，但此时字符串常量池中已经存在了 “a”，因此添加失败
  - s1 对象的引用指向堆中的 “a” 对象，而 s2 对象的引用指向常量池中的 “a” 对象，两者地址不同，故为 false
- s3 == s4 为 false
  - String s3 = new String("a") + new String("a"); 这行代码会在堆中创建一个 “aa” 的字符串对象，而使用引号声明的字符串 “a”，在字符串常量池中已存在，故不会再创建
  - s3.intern(); 这行代码表示调用 intern() 方法，试图将 “aa” 字符串的一份拷贝添加至字符串常量池，此时字符串常量池中并没有 “aa” 存在，因此添加成功
  - s3 对象的引用指向堆中的 “aa” 对象，s2 对象的引用指向字符串常量池中的拷贝 “aa”，但是由于放的是拷贝，实际上这两个 “aa” 是两个不同的字符串对象，因此两者地址不同，故为 false
JDK7
```
s1 == s2 // false
s3 == s4 // true
```
- s1 == s2 为 false
  - 当使用引号显式声明字符串时，会直接在字符串常量池中创建该字符串；而使用 new 关键字，会在堆中创建对应的对象，因此 String s1 = new String("a"); 这行代码创建了两个字符串对象 a，一个存储在堆中，一个存储在字符串常量池中
  - s1.intern(); 这行代码表示调用 intern() 方法，试图将 “a” 字符串的一份拷贝添加至字符串常量池，但此时字符串常量池中已经存在了 “a”，因此添加失败
  - s1 对象的引用指向堆中的 “a” 对象，而 s2 对象的引用指向常量池中的 “a” 对象，两者地址不同，故为 false
- s3 == s4 为 true
  - String s3 = new String("a") + new String("a"); 这行代码会在堆中创建一个 “aa” 的字符串对象，而使用引号声明的字符串 “a”，在字符串常量池中已存在，故不会再创建
  - s3.intern(); 这行代码表示调用 intern() 方法，试图将 “aa” 字符串的引用添加至字符串常量池，此时字符串常量池中并没有 “aa” 存在，因此添加成功
  - s3 对象的引用指向堆中的 “aa” 对象，s2 对象的引用也指向堆中的 “aa” 对象，两者指向的是同一个字符串对象，地址相同，故为 true

四、参考资料

Gene Xu

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Memory Model -- 08 -- 不同JDK版本之间 String.intern() 方法的区别

一、区别

二、重现 PermGen space 异常

三、intern 在不同 JDK 版本中的表现

四、参考资料

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