Компактные строки в Java 9

Мы открыли очередной набор в, теперь уже девятую, группу «Разработчик Java» (а десятая группа в планах, внезапно, стоит на 31.12) и подготовили для вас интересные материалы и открытый урок.

Так что поехали.

Хотите уменьшить количество памяти используемой вашим Java-приложением? Посмотрите, как можно улучшить производительность с помощью компактных строк, доступных в Java 9.

Одним из решений по улучшению производительности, представленных в JVM (Oracle HotSpot, если быть точным), в качестве части Java SE 9, оказались компактные строки (compact strings). Их задача заключается в уменьшении размера String-объектов, что позволяет уменьшить общий объем (футпринт) памяти потребляемой приложением. В результате, это может уменьшить количество времени, затрачиваемого на сбор мусора.

В основе функции лежит наблюдение, что многим String-объектам не требуется 2 байта для кодирования каждого символа, так как большинство приложений использует только символы Latin-1. Следовательно, вместо такого:

/** это значение используется для хранения символа */ private final char value[];

В java.lang.String теперь есть это:

private final byte[] value; /**  * идентификатор кодировки используется для кодирования байтов в   * {@code value}. В этой имплементации поддерживаются следующие значения:   *  * LATIN1  * UTF16  *  * @implNote Виртуальная машина доверяет этому полю. Оно подлежит постоянному  * “сворачиванию”, если инстанс String - константа. Перезапись этого   * поля после конструирования может вызвать проблемы.   */ private final byte coder;

Другими словами, эта функция заменяет значение в массиве char (где каждый элемент использует 2 байта) байтовым массивом с дополнительным байтом для определения кодировки (Latin-1 или UTF-16). Это значит, что в большинстве приложений, использующих только символы Latin-1, будет применяться лишь половина кучи. Пользователь не заметит отличий, но связанные API, например, StringBuilder, автоматически этим воспользуются.

Чтобы показаться это изменение с точки зрения размера String-объекта, я воспользуюсь Java Object Layout — простой утилитой для визуализации структуры объекта в куче. С этой точки зрения, нас интересует футпринт массива (хранящегося в переменной value выше), а не просто ссылка (ссылка байтового массива, как и ссылка массива символов, использует 4 байта). Код ниже выводит информацию при помощи JOL GraphLayout:

public class JOLSample {     public static void main(String[] args) {         System.out.println(GraphLayout.parseInstance("abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz").toFootprint());     } }

Запуск кода выше в Java 8, а затем в Java 9 показывает разницу:

$java -version java version "1.8.0_121" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_121-b13) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode) $java -cp lib\jol-cli-0.9-full.jar;. test.JOLSample java.lang.String@4554617cd footprint:      COUNT       AVG       SUM   DESCRIPTION          1       432       432   [C          1        24        24   java.lang.String          2                 456   (total) ... $java -version java version "9" Java(TM) SE Runtime Environment (build 9+181) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 9+181, mixed mode) $java -cp lib\jol-cli-0.9-full.jar;. test.JOLSample java.lang.String@73035e27d footprint:      COUNT       AVG       SUM   DESCRIPTION          1       224       224   [B          1        24        24   java.lang.String          2                 248   (total)

Игнорируя 24-байтный размер внутренних составляющих java.lang.String (заголовок плюс ссылки), мы видим, что благодаря компактности размер уменьшился почти в два раза.
Если мы заменим строку выше на другую, использующую символы UTF-16, например \u0780, а затем перезапустим код выше, то и Java 8, и Java 9 покажут одинаковый футпринт, так как компактность больше не будет использоваться.

Эту функцию можно отключить, передав параметр -XX:-CompactStrings команде java.

Как всегда ждём ваши комментарии и вопросы тут, а так же приглашаем на открытый урок.