面试题：Java 8和Java 9中String类底层实现有何不同？

Question

分析Java 8和Java 9这两个版本中String类在存储结构、性能优化等底层实现方面的差异，并说明这些差异对应用程序可能产生的影响。

Answer 1

存储结构差异

• Java 8：String类使用char数组来存储字符串内容。例如：

public final class String {
    private final char value[];
}

这种存储方式意味着每个字符占用2个字节（因为char是16位的），对于纯ASCII字符会造成空间浪费。

• Java 9：String类改用byte数组存储字符串，并新增一个coder字段来标识编码方式。代码示例如下：

public final class String {
    private final byte[] value;
    private final byte coder;
}

如果字符串仅包含Latin - 1字符（即ASCII范围），coder值为0，每个字符用1个字节存储；否则coder值为1，每个字符用2个字节存储，以UTF - 16编码方式存储。

性能优化差异

• Java 8：在处理仅包含ASCII字符的字符串时，由于char数组每个字符占用2字节，在内存和处理速度上会存在一定性能损耗。比如在读取、写入、比较等操作时，处理的数据量相对更大。
• Java 9：对于大量仅包含Latin - 1字符的字符串，由于采用byte数组存储且单字节存储字符，内存占用减少，在字符串操作（如拼接、比较等）时性能有所提升。例如在频繁进行字符串拼接操作时，减少了内存分配和复制的开销。

对应用程序的影响

• 内存占用：如果应用程序处理大量仅包含Latin - 1字符的字符串，Java 9的存储方式会显著降低内存占用。例如在处理日志记录、文本解析等场景中，可减少内存压力，降低垃圾回收频率，提高应用程序整体性能。
• 兼容性：Java 9中String底层实现的改变，对于大多数应用程序透明，因为String的API没有变化。但对于通过反射等方式直接访问String内部结构的代码，可能需要修改以适应新的存储结构。比如一些依赖于String内部char数组的自定义序列化逻辑，需要调整为适应byte数组和coder字段。