【String实现】面试官，请不要再用Java面试题考Android开发者了！

本文对比了Android与Java中字符串的实现方式，特别是在字符串池、内存分配和子串操作方面。Android通过引入额外的成员变量优化了字符串的存储，允许不同字符串共享底层字符数组，但这也可能导致内存占用问题。

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所有的Android开发者在面试的时候，肯定会遇到类似于下面这个Java 275必考题目：

String s1 = "abcdefg";
String s2 = s1.subString(1, 3);
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);

Question: How many strings are created and what is the output of the above code?

在Java中，这道题的答案是：对象池中有2个字符串常量：“abcdefg”和“bc”，分别由s1和s2指向它们。程序输出为：

abcdefg
bc

但是在Android中，这道题的答案有些许的不同，程序输出一样，但是对象池中只有一个字符串常量：“abcdefg”。

先来看看两个平台的String源码吧！源码中最大的不同在于成员变量，首先是Android 4.4（API Level 19）：

public final class String implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    ...
    private final char[] value;


    private final int offset;


    private final int count;


    private int hashCode;
    ...
}

下面是JDK 7的：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];


    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0
    ...
}

可以看到，Android的String类多了两个成员变量offset和length，很自然的想到这两个成员变量都是为char数组value来服务的，接下来去看看Android 4.4 String类的javadoc：

Android String类javadoc

可以看到Android平台的String和Java一样，都是作为不变的常量来对待，都是指向底层的char数组（Android中叫做Backing Array），不同的是Andorid做了一个优化：不同的String对象可以共享同一个Backing Array，只是offset和length略有区别。例如String.subString()方法返回的String对象和调用该方法的源String对象ALWAYS共享同一个BackingArray。
这种优化的好处就像本文开始的那个题目一样，不需要创建那么多的char数组，但是坏处就是被多个String对象共享的Backing Array，只有在所有String对象都被GC的情况下才会被GC。这样会引起小猪挂大猪的现象，例如从一个长度很长的String对象中截取一个较短的子串String对象，虽然源String对象很快标记为垃圾，但是由于子串一直在代码中使用，导致较大的Backing Array一直得不到释放。
不过Android也提供了解决方案，采用下面的代码生成的子串，可以保证子串不会和源String对象共享Backing Array：

String longString = "abcdefg-very-long-xyz";
String subString = new String(longString.subString(1, 2));

眼见为实，下面在Android和Java平台写段代码来验证下：

String s1 = "abcdefg";
String s2 = s1.substring(1, 3);
String s3 = "bc";
String s4 = new String(s1.substring(1, 3));

把上述代码添加到Android项目中任意一处可以执行到的地方，加上断点，在Debug模式下查看每个String的vlaue数组：

debug 截图

老实说，对Android API的关注，一直以来主要集中于非java命名的包上，看来以后也要对这些java包多多关注，哈哈

【后记】本文的测试是基于Android 4.4和Java 1.7的，感谢1楼同学的提醒，Java1.6中的String的行为和Android中类似，也会共享Backing Array。虽然其在Javadoc中并没有像Andorid那样显式说明。