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我说我精通字符串,面试官竟然问我Java中的String有没有长度限制!?|附视频讲解

GitHub 17k Star 的Java工程师成神之路,不来了解一下吗!

关于String有没有长度限制的问题,我之前单独写过一篇文章分析过,最近我又抽空回顾了一下这个问题,发现又有了一些新的认识。于是准备重新整理下这个内容。

这次在之前那篇文章的基础上除了增加了一些验证过程外,还有些错误内容的修正。我这次在分析过程中会尝试对Jdk的编译过程进行debug,并且会参考一些JVM规范等全方面的介绍下这个知识点。

因为这个问题涉及到Java的编译原理相关的知识,所以通过视频的方式讲解会更加容易理解一些,视频我上传到了B站:https://www.bilibili.com/video/BV1uK4y1t7H1/。

String的长度限制

想要搞清楚这个问题,首先我们需要翻阅一下String的源码,看下其中是否有关于长度的限制或者定义。

String类中有很多重载的构造函数,其中有几个是支持用户传入length来执行长度的:

public String(byte bytes[], int offset, int length) 

可以看到,这里面的参数length是使用int类型定义的,那么也就是说,String定义的时候,最大支持的长度就是int的最大范围值。

根据Integer类的定义,java.lang.Integer#MAX_VALUE的最大值是2^31 – 1;

那么,我们是不是就可以认为String能支持的最大长度就是这个值了呢?

其实并不是,这个值只是在运行期,我们构造String的时候可以支持的一个最大长度,而实际上,在编译期,定义字符串的时候也是有长度限制的。

如以下代码:

String s = "11111...1111";//其中有10万个字符"1"

当我们使用如上形式定义一个字符串的时候,当我们执行javac编译时,是会抛出异常的,提示如下:

错误: 常量字符串过长

那么,明明String的构造函数指定的长度是可以支持2147483647(2^31 – 1)的,为什么像以上形式定义的时候无法编译呢?

其实,形如String s = "xxx";定义String的时候,xxx被我们称之为字面量,这种字面量在编译之后会以常量的形式进入到Class常量池

那么问题就来了,因为要进入常量池,就要遵守常量池的有关规定。

常量池限制

我们知道,javac是将Java文件编译成class文件的一个命令,那么在Class文件生成过程中,就需要遵守一定的格式。

根据《Java虚拟机规范》中第4.4章节常量池的定义,CONSTANT_String_info 用于表示 java.lang.String 类型的常量对象,格式如下:

CONSTANT_String_info {
    u1 tag;
    u2 string_index;
}

其中,string_index 项的值必须是对常量池的有效索引, 常量池在该索引处的项必须是 CONSTANT_Utf8_info 结构,表示一组 Unicode 码点序列,这组 Unicode 码点序列最终会被初始化为一个 String 对象。

CONSTANT_Utf8_info 结构用于表示字符串常量的值:

CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag;
    u2 length;
    u1 bytes[length];
}

其中,length则指明了 bytes[]数组的长度,其类型为u2,

通过翻阅《规范》,我们可以获悉。u2表示两个字节的无符号数,那么1个字节有8位,2个字节就有16位。

16位无符号数可表示的最大值位2^16 – 1 = 65535。

也就是说,Class文件中常量池的格式规定了,其字符串常量的长度不能超过65535。

那么,我们尝试使用以下方式定义字符串:

 String s = "11111...1111";//其中有65535个字符"1"

尝试使用javac编译,同样会得到”错误: 常量字符串过长”,那么原因是什么呢?

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