Java 基础面试题, 为什么 JDK 9 中将 String 的 char 数组改为 byte 数组?

Step 1

Q:: 为什么 JDK 9 中将 String 的 char 数组改为 byte 数组？

A:: JDK 9 中对 String 类进行了优化，将底层的 char[] 数组替换为 byte[] 数组。这种变更称为 'Compact Strings'，其主要目的是节省内存。之前的 char[] 数组在内存中每个字符都占用两个字节（16 位），这在处理大量 ASCII 字符的场景下会造成不必要的内存浪费。通过改为 byte[] 数组，JVM 可以根据字符串内容自动选择使用 Latin-1 编码（1 字节）或 UTF-16 编码（2 字节），从而节省内存空间并提高效率。这种优化特别在处理大量短字符串时能够显著减少内存占用。

Step 2

Q:: JDK 9 中的 Compact Strings 是如何实现的？

A:: Compact Strings 的实现是通过 String 类的两个内部字段来管理的：一个是 byte[] 数组来存储实际的字符串数据，另一个是 coder 字段来指示使用的编码方式（LATIN1 或 UTF16）。当字符串包含的都是 ISO-8859-1 范围内的字符时，使用 LATIN1 编码（1 字节），否则使用 UTF16 编码（2 字节）。这种设计使得在大多数情况下，字符串占用的内存减少了近一半。

Step 3

Q:: Compact Strings 对性能有什么影响？

A:: 总体而言，Compact Strings 的引入不仅减少了内存使用，还可能提升了一些场景下的性能，特别是内存的缓存命中率提高了。然而，在某些极端情况下，可能会因为增加的编码检查开销而略微降低性能。实际的性能提升或者下降取决于应用的具体场景，比如字符串的长度、内容以及操作的复杂度。