如何使用字符串有效地管理内存？答案

【问题标题】：How to efficiently manage memory using Strings?如何使用字符串有效地管理内存？
【发布时间】：2014-06-16 07:38:51
【问题描述】：

考虑一段示例代码。

public void testString()
{     
    int i = 0;
    while(i < 100000000)
    {
        String s ="Hi hello bye" +i;
        i++;          
    }
}

在每次迭代中，都会创建一个新字符串，并且下一次迭代不再需要它的值。我尝试打印之前消耗的内存并发布此 testString() 功能。以下是他们的价值观。

Before invoking testString():

Total Memory: 91684864 (87.4375 MB)
Max Memory:   1360855040 (1297.8125 MB)
Free Memory:  72163552 (68.82052612304688 MB)

After invoking testString():
Total Memory: 424280064 (404.625 MB)
Max Memory:   1360855040 (1297.8125 MB)
Free Memory:  171766816 (163.80960083007812 MB).

我看到正在使用大量内存，我担心由于当前处理字符串的方式，JVM 堆可能会超出范围。迭代 1 生成的 String 在迭代 2 中不再需要，可以释放其存储空间。我相信这不会发生在这里。

我尝试使用 StringBuffer 和 StringBuilder 对象，但内存使用量似乎略有改善。

请帮助我更好和最佳的方法。

【问题讨论】：

Java 在需要之前不会进行垃圾收集。它不会垃圾收集您立即生成的每个字符串。您的测试方法实际上并没有为您提供所需的信息。
如果您附加字符串，编译器将默认使用StringBuilder。所以无需显式使用它，this 一定能帮到你
@user3091574：那根本没有任何好处。
我认为您问题中的关键词是您“害怕 [the] JVM Heap 可能超出范围”。我不相信 JVM 可以在不首先运行 GC 的情况下抛出 OutOfMemory，因此对于您给出的示例，这应该是不可能的。还是你的内存真的用完了？
stackoverflow.com/questions/17646509/…的可能重复

标签： java string performance memory-leaks jvm

【解决方案1】：

这取决于您如何使用 StringBuilder。这个

    StringBuilder sb = new StringBuilder("");
    while (i < 100000000) {
        sb.delete(0, sb.length());
        sb.append("Hi hello bye").append(i);
        i++;
    }

在内存消耗和速度方面都会更有效率

【讨论】：

是的，但它不允许您实际将值用作字符串。如果您需要循环中的字符串（很可能），那么您将不会获得任何好处。如果你打算使用这样的代码，为什么不直接从“bye”之后的字符中删除呢？无需一直追加...
@Evgeniy，我仍然觉得字符串在内存中未被引用。这是运行这段代码后的内存信息。总内存：382009344 (364.3125 MB) 最大内存：1360855040 (1297.8125 MB) 可用内存：264932400 (252.6592254638672 MB) 空间减少约 30 MB。

【解决方案2】：

迭代 1 生成的 String 在迭代 2 中不再需要，可以释放其存储空间。我相信这不会发生在这里。

这肯定正在发生。

您正在创建 1 亿个字符串，每个字符串至少包含 13 个字符，其中大部分大约为 20 个字符。每个字符串由一个对象（有开销）和一个char[] 组成——所以我猜一个 20 个字符的字符串大约需要 60 个字节。

如果垃圾回收无效，则 1 亿个对象需要 60 字节，每个对象需要 6GB - 而您看到的总内存仅比开始时大 300MB。

字符串正在被收集——只是不是立即。

您还没有告诉我们您需要对 real 代码中的字符串做什么（我假设这样做有真正的动机） - 假设您实际上在每次迭代中都需要一个字符串一个循环，我不认为使用 StringBuilder 会帮助你。如果您仅需要数据是 StringBuilder，那么您可以提高效率，但很少会创建 StringBuilder 但不要在其上调用 toString。

【讨论】：

感谢您的提醒。你真的让我相信确实会发生一些清洁工作。 :) 是的，确实需要每次迭代中的字符串。然而，实际的字符串是一个 3 表连接查询，并且字符串大小超过了提供的示例。有什么方法可以确定JVM什么时候清除垃圾？（如处理多少条记录后）
@Vignesh 有 JVM 选项来记录 GC 操作
@Jon Skeet，为时已晚，但我们为什么要在这里倍增？第一个将在池中，然后只有 4 字节 int.. 需要分配的唯一 i 部分.. 不是吗？
@Sendi_t：不，字符串不是这样工作的。每个字符串都包含完整的文本。（至少，它们曾经是这样工作的……现在内部结构可能发生了变化……）

【解决方案3】：

字符串是不可变的，当你要连续添加一个字符串时，每次迭代都会创建一个字符串对象，所以内存已经超出。如果您使用 StringBuilder，即使它处理多个迭代，它也可以在单个对象中工作。 StringBuilder 是可变的。

StringBuilder iter = new StringBuilder("");
while (i < 100000000) 
{
    iter.delete(0, iter.length());
    iter.append("Hi hello bye").append(i);
    i++;
}

【讨论】：

如果您不打算对每个字符序列做任何事情，您不妨说i = 100000000; StringBuilder iter = new StringBuilder("Hi hello bye" + (i - 1)); 并完成。如果你是，在任何理智的情况下，你仍然在创建一个额外的字符串。您只是不是每次都创建一个新的 StringBuilder ——这减少了垃圾，但没有达到避免内存使用量激增的程度。

【解决方案4】：

由于变量的作用域只是用于while循环的迭代，所以在这里你不必担心内存溢出，因为在下一次垃圾收集器执行时它会释放所有内存：

while(i < 100000000)
{
    String s ="Hi hello bye" +i;
    i++;          
}// no more required the s afterward

在每次迭代中，String s 都会创建一个新对象，但现在不需要之前的对象，所以它在内存中，直到垃圾收集器清理它。

【讨论】：

【解决方案5】：

JVM 不应该因为未引用的对象（例如示例程序中的字符串）而耗尽堆内存，因为在它抛出 OutOfMemory 异常之前，它会运行垃圾回收。从Java Virtual Machine Specification, section 6.3 中查看此异常的语义：

OutOfMemoryError：Java 虚拟机实现已用完虚拟或物理内存，并且自动存储管理器无法回收足够的内存来满足对象创建请求。

【讨论】：

应该几乎永远...参见例如stackoverflow.com/questions/13531004/…
好吧，我说的是“未引用”对象。在您的示例中，当OutOfMemory 被抛出时，这是因为对对象的引用仍然存在于当前方法的堆栈框架中。

【解决方案6】：

第一次运行会发生什么

JVM 运行代码，生成字符串，并且垃圾收集器在一定的时间间隔释放使用的内存。除了一些浪费的执行时间，程序将正常运行。

如果函数被频繁调用会发生什么

JVM 将开始优化循环，意识到这些字符串永远不会做任何事情，并将整个函数标记为死代码。最终调用该函数实际上什么都不做，因为 JVM 将内容转换为简单的 return

请帮助我更好和最佳的方法。

因为即使是 JVM 也不知道你的代码应该做什么......你想要做什么？对于您手头的实际问题，可能有一个最佳解决方案，这与您最初发布的代码示例有很大不同。

【讨论】：

：非常感谢您提供的宝贵信息。是的，上面提供的代码可能并不代表理想的情况。放入循环中的所有字符串都是选择查询，需要在每次迭代时动态生成。注意：每次迭代生成的字符串是不同的。我有一个类似的实现，JVM Crashed 并显示 Heap out of Bounds 的错误报告。这篇文章背后的意图是找出内存泄漏发生在哪里？如果你说 JVM 会处理它，那么理想情况下它不应该崩溃。
不动态生成选择查询。曾经。 en.wikipedia.org/wiki/SQL_injection
当这些字符串未使用和未引用时，JVM 会处理它。在您使用它们之后它们是否真的没有被引用，或者您传递给它们的库是否可以保留它们（或与它们相关的东西）？
如果您有动态选择查询，其中每次调用只有一个（或几个）值更改，那么您可以使用存储过程（又名 PLSQL）。在这种情况下，您只发送一个（相同的）字符串和变量，其余的由数据库完成。这不仅会加速 Java，还会加速数据库查询。
@James_pic 完全有可能动态生成参数化查询。

【解决方案7】：

使用字符串生成器是您拥有的最佳选择。由于您需要的字符串/字符串构建器的数量非常庞大，因此您不能指望 JVM 在任何情况下都几乎避免使用大量内存。参考上面的统计数据：

使用字符串：总内存中可用内存的百分比为40.48% ((163.80960083007812 MB/404.625 MB )*100)。

使用字符串生成器：总内存中可用内存的百分比为69.35 % ((252.659 MB/364.3125 MB)*100)，这是一个相当显着的改进。此外，上述变量的使用只在循环范围内，因此 JVM 的垃圾收集器将在需要时运行以清除内存。

【讨论】：