Eclipse 的字符串分區共享優化機制

2019-11-18 15:13:04

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供稿：網友

　　在 java/C# 這樣基于引用語義處理字符串的語言中，作為不可變對象存在的字符串，假如內容相同，則可以通過某種機制實現重用。因為對這類語言來說，指向內存中兩塊內存位置不同內容相同的字符串，與同時指向一個字符串并沒有任何區別。非凡是對大量使用字符串的 xml 文件解析類似場合，這樣的優化能夠很大程度上降低程序的內存占用，如 SAX 解析引擎標準中就專門定義了一個 http://xml.org/sax/features/string-interning 特性用于字符串重用。

　　在語言層面，Java/C# 中都直接提供了 String.Intern 的支持。而對 Java 來說，實現上的非常類似。由 String.intern 方法，將當前字符串以內容為鍵，對象引用為值，放入一個全局性的哈希表中。

　　代碼:

//
// java/lang/String.java
//

public final class String
{
　//...
　public native String intern(); // 使用 JNI 函數實現以保障效率
}

//
// hotspot/src/share/vm/PRims/jvm.cpp
//

JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str))
JVMWrapper("JVM_InternString");
if (str == NULL) return NULL;
　oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str); // 將引用解析為內部句柄
　oop result = StringTable::intern(string, CHECK_0); // 進行實際的字符串 intern 操作
　return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result); // 獲取內部句柄的引用
　JVM_END
　//
　// hotspot/src/share/vm/memory/symbolTable.cpp
　//
　oop StringTable::intern(oop string, TRAPS)
　{
　　if (string == NULL) return NULL;
　　ResourceMark rm(THREAD); // 保護線程資源區域
　　int length;
　　Handle h_string (THREAD, string);
　　jchar* chars = java_lang_String::as_unicode_string(string, length); // 獲取實際字符串內容
　　oop result = intern(h_string, chars, length, CHECK_0); // 完成字符串 intern 操作
　　return result;
　}
　oop StringTable::intern(Handle string_or_null, jchar* name, int len, TRAPS)
　{
　　int hashValue = hash_string(name, len); // 首先根據字符串內容計算哈希值
　　stringTableBUCket* bucket = bucketFor(hashValue); // 根據哈希值獲取目標容器
　　oop string = bucket->lookup(name, len); // 然后檢測字符串是否已經存在
　　// Found
　　if (string != NULL) return string;
　　// Otherwise, add to symbol to table
　　return basic_add(string_or_null, name, len, hashValue, CHECK_0); // 將字符串放入哈希表
　}
　　對全局字符串表中的字符串，是沒有辦法顯式手動清除的。只能在不使用此字符串后，由垃圾回收線程在進行不可達對象標記時進行分析，并最終調用 StringTable::unlink 方法去遍歷清除。

　　代碼：

//
// hotspot/src/share/vm/memory/genMarkSweep.cpp
//

void GenMarkSweep::mark_sweep_phase1(...)
{
　//...
　StringTable::unlink();
}

//
// hotspot/src/share/vm/memory/symbolTable.cpp
//

void StringTable::unlink() {
　// Readers of the string table are unlocked, so we should only be
　// removing entries at a safepoint.
　assert(SafepointSynchronize::is_at_safepoint(), "must be at safepoint")
　for (stringTableBucket* bucket = firstBucket(); bucket <= lastBucket(); bucket++) {
　　for (stringTableEntry** p = bucket->entry_addr(); *p != NULL;) {
　　　stringTableEntry* entry = *p;
　　　assert(entry->literal_string() != NULL, "just checking");
　　　if (entry->literal_string()->is_gc_marked()) { // 字符串對象是否可達
　　　　// Is this one of calls those necessary only for verification? (DLD)
　　　　entry->oops_do(&MarkSweep::follow_root_closure);
　　　　p = entry->next_addr();
　　　} else { // 如不可達則將其內存塊回收到內存池中
　　　　*p = entry->next();
　　　　entry->set_next(free_list);
　　　　free_list = entry;
　　　}
　　}
　}
}
　　通過上面的代碼，我們可以直觀了解到，對 JVM (Sun JDK 1.4.2) 來說，String.intern 提供的是全局性的基于哈希表的共享支持。這樣的實現雖然簡單，并能夠在最大限度上進行字符串共享;但同時也存在共享粒度太大，優化效果無法度量，大量字符串可能導致全局字符串表性能降低等問題。

　　為此 Eclipse 舍棄了 JVM 一級的字符串共享優化機制，而通過提供細粒度、完全可控、可測量的字符串分區共享優化機制，一定程度上緩解此問題。Eclipse 核心的 IStringPoolParticipant 接口由使用者顯式實現，在其 shareStrings 方法中提交需要共享的字符串。

　　代碼:

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