12.13 String 有多長?

1 String的形式

<code>public final class String/<code>

String類是由final修飾的,所以是不能被繼承的①,我們在對字符串進行比較時,一般是期望對比其中的字符串是否一樣,所以這裡我們不能用"=="進行字符串的比較,而是需要使用"equals"方法②,因為使用==進行比較時,是比較的對象,只有指向同一個字符串對象的才會是true,否則就算字符串值相同也可能出現不相等的情況。

<code>private final char value;/<code>

String的值實際上是以char的數組存儲的,並且是final的,所以字符串對象是不可變的③,但是我們可以看到字符串的一些操作會誤導我們,比如使用:

<code>String a = "aaaa";/<code><code>a += "bbbb";/<code>

其實這個時候a已經指向新的對象地址。

到這裡為止,初級工程師都應該很熟悉。

2 String的形式

在思考String能有多長之前,我們先看下String定義的不同形式。

<code>// 第一種/<code><code>String s = "aaaaaaaaaaaaa...";/<code> 

<code>// 第二種/<code><code>byte a = readFromFile(new File("someLargeText.txt"));/<code><code>String superLongString = new String(a);/<code>

那麼既然思考String的長度,那就應該想想為什麼會有長度的限制,難道我在編譯器裡定義一個String時,有多長不是隨便我們自己輸入嗎?還有上面兩種方式有什麼區別呢?

2.1 字面量的形式

對於第一種是字面量,Java將其存在常量池中,在Java1.6的版本中是在棧的常量池中,在1.7、1.8版本中將其放到了堆的常量池中。那就是說第一種這種方式中是受到常量池大小的約束了,不錯,是會受到常量池的約束,但是在運行在JVM之前,被編譯成字節碼時就已經有了限制。

String 有多长?

如上圖所示,編譯後的length的類型為u2(無符號16位),也就是講length的最大值為2^16-1 = 65535,那就是講我們的上面的字符串s長度按MUTF-8(字節碼中的編碼)編碼可以存儲65535個字節。

到這裡為止,如果你是中級工程師,知道這麼多已經很不錯了。

可是事實上呢,我們實驗後發現只能存儲65534個字節,這是為什麼呢?網上有很多猜想,大部分不正確。我們扒一下Java編譯器的源碼,會發現:

String 有多长?

這下大家明白了吧,Java編譯器在檢查字符串常量時,判斷的是長度只有<65535才會正常,否則報錯。看起來像是編譯器的Bug。如果你會修改編譯器源碼,你將上面的判斷條件改成<=65535,這樣你存一個65535個字符"a"的字符串就不會編譯出錯了。

我們知道上面我們是用拉丁字符"a"來測試的,a使用UTF-8編碼剛好是一個字節,所以可以存儲65534個,那如果存漢字呢,比如我們經常看到的"燙",它使用TF-8編碼後佔用三個字節,那麼也就是說我們可以這樣定義:

<code>// 按照我們剛才的分析,應該可以存儲65534/3個"燙"漢字/<code><code>String s = "燙燙燙...燙燙";/<code>

那我們嘗試存儲65535/3個漢字"燙"試試呢?結果是可以的,並沒有報錯。誒?這是為什麼呢?我們繼續扒下編譯器的源碼看到:

String 有多长?

編譯處理漢字這種的呢,他判斷的邏輯不一樣。條件是>65535才會拋異常,也就是小於等於65535是正常的。很有意思,寫Java編譯器的人也很有意思哈。

2.1 new的形式

對於第二種形式的,很顯然只有在運行時受限於Java虛擬機了。我們知道String最後保存在char數組中,Java虛擬機是如何做的呢?簡單參考下源碼:

String 有多长?

虛擬機指令newarray [int],size是以整形定義的,所以它的限制其實就是int的最大值,但是在有一些虛擬機上會保留一些頭信息在數組中,所以就變成了

Integer.MAX_VALUE - 8個char;

到這裡呢,基本上你就有了高級工程師的思考高度了。

3

總結

3.1 字面量的形式

  • 受字節碼數據結構的限制,字符串使用MUTF-8編碼後字節數不超過65535

  • 拉丁字符,受Java編譯器代碼限制,最多隻能存儲65534個字節

  • 非拉丁字符,最多存儲65535個字節

3.2 new的形式

  • 受虛擬機指令限制,字符數理論上線是Integer.MAX_VALUE,但是實際上有保留頭信息的部分,所以會略小

  • 受堆內存的限制,如果堆內存很小,那就不能超過堆內存的限制

看起來本文有點過於追求細節了,有點孔乙己的回字有幾種寫法的意思。實際則不然,搞技術就是要把握好細節,才能寫出優秀的代碼,才能成為高階的工程師而不是碼農。

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