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String的形式

public final class String

String类是由final修饰的，所以是不能被继承的①，我们在对字符串进行比较时，一般是期望对比其中的字符串是否一样，所以这里我们不能用"=="进行字符串的比较，而是需要使用"equals()"方法②，因为使用==进行比较时，是比较的对象，只有指向同一个字符串对象的才会是true，否则就算字符串值相同也可能出现不相等的情况。

private final char value[];

String的值实际上是以char的数组存储的，并且是final的，所以字符串对象是不可变的③，但是我们可以看到字符串的一些操作会误导我们，比如使用:

String a = "aaaa";
a += "bbbb";

其实这个时候a已经指向新的对象地址。
到这里为止，初级工程师都应该很熟悉。

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String的形式

在思考String能有多长之前，我们先看下String定义的不同形式。

// 第一种
String s = "aaaaaaaaaaaaa...";

// 第二种
byte[] a = readFromFile(new File("someLargeText.txt"));
String superLongString = new String(a);

那么既然思考String的长度，那就应该想想为什么会有长度的限制，难道我在编译器里定义一个String时，有多长不是随便我们自己输入吗？还有上面两种方式有什么区别呢？

2.1 字面量的形式

对于第一种是字面量，Java将其存在常量池中，在Java1.6的版本中是在栈的常量池中，在1.7、1.8版本中将其放到了堆的常量池中。那就是说第一种这种方式中是受到常量池大小的约束了，不错，是会受到常量池的约束，但是在运行在JVM之前，被编译成字节码时就已经有了限制。

String 有多长？_堆内存

如上图所示，编译后的length的类型为u2(无符号16位)，也就是讲length的最大值为2^16-1 = 65535，那就是讲我们的上面的字符串s长度按MUTF-8(字节码中的编码)编码可以存储65535个字节。
到这里为止，如果你是中级工程师，知道这么多已经很不错了。

可是事实上呢，我们实验后发现只能存储65534个字节，这是为什么呢？网上有很多猜想，大部分不正确。我们扒一下Java编译器的源码，会发现：

String 有多长？_堆内存_02

这下大家明白了吧，Java编译器在检查字符串常量时，判断的是长度只有<65535才会正常，否则报错。看起来像是编译器的Bug。如果你会修改编译器源码，你将上面的判断条件改成<=65535，这样你存一个65535个字符"a"的字符串就不会编译出错了。

我们知道上面我们是用拉丁字符"a"来测试的，a使用UTF-8编码刚好是一个字节，所以可以存储65534个，那如果存汉字呢，比如我们经常看到的"烫"，它使用TF-8编码后占用三个字节，那么也就是说我们可以这样定义：

// 按照我们刚才的分析，应该可以存储65534/3个"烫"汉字
String s = "烫烫烫...烫烫";

那我们尝试存储65535/3个汉字"烫"试试呢？结果是可以的，并没有报错。诶？这是为什么呢？我们继续扒下编译器的源码看到：

String 有多长？_堆内存_03

编译处理汉字这种的呢，他判断的逻辑不一样。条件是>65535才会抛异常，也就是小于等于65535是正常的。很有意思，写Java编译器的人也很有意思哈。

2.1 new的形式

对于第二种形式的，很显然只有在运行时受限于Java虚拟机了。我们知道String最后保存在char数组中，Java虚拟机是如何做的呢？简单参考下源码：

String 有多长？_字符串_04

虚拟机指令newarray [int]，size是以整形定义的，所以它的限制其实就是int的最大值，但是在有一些虚拟机上会保留一些头信息在数组中，所以就变成了Integer.MAX_VALUE - 8个char;

到这里呢，基本上你就有了高级工程师的思考高度了。

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总结

3.1 字面量的形式

  • 受字节码数据结构的限制，字符串使用MUTF-8编码后字节数不超过65535

  • 拉丁字符，受Java编译器代码限制，最多只能存储65534个字节

  • 非拉丁字符，最多存储65535个字节

3.2 new的形式

  • 受虚拟机指令限制，字符数理论上线是Integer.MAX_VALUE，但是实际上有保留头信息的部分，所以会略小

  • 受堆内存的限制，如果堆内存很小，那就不能超过堆内存的限制

看起来本文有点过于追求细节了，有点孔乙己的回字有几种写法的意思。实际则不然，搞技术就是要把握好细节，才能写出优秀的代码，才能成为高阶的工程师而不是码农。

【END】

  

String 有多长？_堆内存_05