Java程序员必知：String.intern()的用法

在Java开发过程中，我们经常使用String作为数据类型来存储字符串。然而，String在内存中的存储方式和其他基本数据类型有所不同。例如，int类型在内存中只存在一份，而String类型的每个实例在内存中都有一个副本。

当我们需要比较字符串时，通常使用equals方法进行比较，但这种方式复杂度为O(n)，如果对于同一个字符串频繁比较，可能会导致性能问题。而String类提供了一个intern()方法，可以将字符串添加到字符串常量池中，以便重复使用同一个字符串实例，以提高程序性能。

一、String.intern()方法的基本用法

String.intern()方法是一个Native方法，用于将字符串添加到字符串常量池中。如果字符串池已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象。否则，将此String对象添加到字符串池中，并且返回此String对象的引用。

下面是关于intern()方法的基本示例：

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    String str1 = "Hello";
    String str2 = new String("Hello");
    String str3 = str2.intern();
    System.out.println(str1 == str2);//false
    System.out.println(str1 == str3);//true
  }
}

在此示例中，我们首先创建了String类型的两个实例str1和str2。尽管它们都包含相同的字符序列（“Hello”），但它们在内存中却有不同的地址。然后，我们使用str2的intern()方法将其添加到字符串常量池中，并将返回的字符串引用赋给str3。最后，我们比较str1和str2以及str1和str3的引用是否相同。第一次比较返回false，因为str1和str2引用不同的对象。第二次比较返回true，因为str1和str3引用相同的对象。

二、在字符串大量使用时使用String.intern()

在字符串大量使用时，使用String.intern()方法可以显著提高性能。例如，如果我们有一个内存集合（如ArrayList或HashMap），其中包含大量的字符串，那么使用intern()可以降低内存使用率并提高查询性能。

下面是一个使用String.intern()优化查询性能的示例代码：

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList();
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
      String str = "Hello" + i;
      list.add(str.intern());
    }
    long start1 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
      list.contains("Hello" + i);
    }
    long end1 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("Contains Time: " + (end1 - start1) + "ms");

    long start2 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
      list.contains(("Hello" + i).intern());
    }
    long end2 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("Intern Time: " + (end2 - start2) + "ms");
  }
}

在此示例中，我们首先使用循环向一个ArrayList中添加包含“Hello”和数字的字符串，并使用intern()方法将它们添加到字符串池中。然后分别测试使用contains()方法查询常规字符串和使用intern()方法查询的性能。对于包含100000个字符串的集合，使用intern()方法查询的时间大约是普通查询时间的5倍。

三、使用StringBuilder和StringBuffer时要小心

如果我们在StringBuilder和StringBuffer中使用toString()方法来获取字符串，并且使用intern()方法来将其添加到字符串池中，那么会产生意想不到的结果。

下面是一个示例代码：

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
    String str1 = sb.toString();
    String str2 = str1.intern();
    System.out.println(str1 == str2);//false

    StringBuffer sb2 = new StringBuffer("Hello");
    String str3 = sb2.toString();
    String str4 = str3.intern();
    System.out.println(str3 == str4);//false
  }
}

在此示例中，我们首先创建StringBuilder和StringBuffer实例，然后将它们转换为字符串，并使用intern()方法将其添加到字符串池中。然而，这里我们使用了toString()方法获取字符串，由于toString()方法返回的不是原始字符串对象，因此intern()方法返回的也不是字符串常量池中的对象。因此，与预期不同，比较两个字符串将返回false。

四、避免内存泄漏

由于String.intern()方法是在字符串池中维护对对象的引用，因此可能会存在内存泄漏的风险。例如，如果应用程序在循环中创建大量的字符串并使用intern()方法来添加到字符串池中，那么可能会导致内存泄漏风险。因为这些字符串可能永远不会被垃圾收集器回收，即使它们不再需要。

要避免内存泄漏，我们可以使用WeakHashMap来代替字符串池。WeakHashMap是一种使用弱引用（weak reference）实现的Map。如果某个键没有被强引用（strong reference）持有，则在下一次垃圾回收时，它将被从Map中自动删除。

下面是一个使用WeakHashMap代替字符串池来避免内存泄漏的示例代码：

public class Test {
  private static final WeakHashMap map = new WeakHashMap();

  public static String intern(String str) {
    String result = map.get(str);
    if (result == null) {
      result = new String(str);
      map.put(str, result);
    }
    return result;
  }
}

在此示例中，我们使用了一个WeakHashMap来存储字符串实例。如果一个字符串已经存在于WeakHashMap中，则直接返回它的引用。否则，我们创建一个新的String对象，将其存储在WeakHashMap中，并返回其引用。由于WeakHashMap是使用弱引用来实现的，因此当字符串不再需要时，垃圾收集器将自动从Map中删除它。这样，我们就可以在不泄漏内存的情况下使用intern()方法。