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面试题:Java字符串拼接与常量池及内存优化

假设在一个循环中频繁进行字符串拼接操作,且拼接的部分既有常量又有变量,如何通过合理利用Java字符串常量池来优化内存使用?请举例说明并解释具体原理。
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编程语言Java

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面试题答案

一键面试
  1. 使用StringBuilder
    • 在Java中,String对象是不可变的,每次对String进行拼接操作都会产生一个新的String对象,这在频繁拼接时会导致大量的内存开销。而StringBuilder类是可变的,适合用于字符串拼接。
    • 原理StringBuilder内部维护一个字符数组,通过append方法将字符串添加到数组中,最后通过toString方法生成最终的String对象。这样在拼接过程中不会频繁创建新的String对象,从而优化内存使用。
    • 示例代码
public class StringConcatenationOptimization {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String prefix = "Hello, ";
        String name = "John";
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sb.append(prefix).append(name).append(i).append("\n");
        }
        String result = sb.toString();
        System.out.println(result);
    }
}
  1. 关于字符串常量池
    • 当使用+运算符拼接字符串常量时,Java编译器会在编译期将其优化为一个常量。例如String s = "Hello" + " World";,在编译后实际等同于String s = "Hello World";,这个结果字符串会放入字符串常量池中。
    • 但是当有变量参与拼接时,+运算符会在运行期创建新的String对象。例如String prefix = "Hello, "; String name = "John"; String s = prefix + name;,此时s不会直接放入字符串常量池。而通过StringBuilder进行拼接并调用toString后得到的String对象,如果调用intern方法,会尝试将其放入字符串常量池。如果常量池中已存在相同内容的字符串,则返回常量池中的引用,否则将当前字符串放入常量池并返回引用。
    • 示例代码
public class StringInternExample {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        String prefix = "Hello, ";
        String name = "John";
        sb.append(prefix).append(name);
        String result = sb.toString();
        String internedResult = result.intern();
        String existingInPool = "Hello, John";
        System.out.println(result == existingInPool); // false
        System.out.println(internedResult == existingInPool); // true
    }
}
  • 总结来说,先使用StringBuilder进行高效拼接,然后根据需要调用intern方法利用字符串常量池来进一步优化内存(如果有多个相同内容的字符串可以复用常量池中的对象)。