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世界微動態(tài)丨java~CompactStrings字符壓縮技術

2023-06-27 09:48:41 來源:博客園

概念

在 Java 中,charbyte類型占用的存儲空間是不同的。


(資料圖片僅供參考)

  1. char類型:char是 16 位無符號的 Unicode 字符類型,用于表示單個字符。在 Java 中,char類型占用 2 個字節(jié)(16 位)的存儲空間。

  2. byte類型:byte是 8 位有符號整數(shù)類型,表示范圍在 -128 到 127 之間的整數(shù)。在 Java 中,byte類型占用 1 個字節(jié)(8 位)的存儲空間。

需要注意的是,雖然 charbyte在 Java 中分別占用不同的存儲空間,但它們表示的數(shù)據(jù)類型和范圍也是不同的。char用于表示字符,而 byte用于表示整數(shù)。在處理數(shù)據(jù)時,應根據(jù)具體的需求和數(shù)據(jù)類型選擇合適的類型。

char(0~65535)

char在 Java 中占用 2 個字節(jié)(16 位)的空間是因為 Java 使用的是 Unicode 字符編碼,其中字符的表示范圍為 0 到 65535(即 2^16-1)。

Unicode 是一種國際標準字符集,為世界上幾乎所有的字符分配了唯一的標識符。它包含了各種語言的字符、符號、表情等。為了能夠表示這么多的字符,Java 選擇了使用 2 個字節(jié)(16 位)來存儲 char類型。

Java 的 char類型使用的是 UTF-16 編碼,它是一種可變長度的編碼方式,可以使用 2 個字節(jié)來表示大部分的字符,但對于一些特殊字符(如表情符號),可能需要使用額外的代碼點進行編碼。

需要注意的是,Unicode 字符集實際上定義了超過 65536 個字符。為了表示超出 65535 的字符,Unicode 使用了一種擴展編碼方式,稱為 UTF-16 編碼。UTF-16 編碼使用了一種叫作代理對(Surrogate Pair)的技術,將一個字符表示為兩個 char類型的編碼單元。

因此,雖然 char類型的范圍是 0 到 65535,但實際上可以表示更多的字符。在處理 Unicode 字符時,需要特別注意代理對的處理,以確保正確地處理和顯示字符。

byte(-128~127)

在 Java 中,byte是一個基本數(shù)據(jù)類型,用于表示 8 位的有符號整數(shù)。它的取值范圍為 -128 到 127。

byte類型通常用于處理字節(jié)數(shù)據(jù),例如讀取和寫入二進制文件、網(wǎng)絡傳輸中的字節(jié)流、加密算法等。由于 byte類型占用的空間較小,因此在需要節(jié)省內(nèi)存或處理字節(jié)級數(shù)據(jù)的情況下,經(jīng)常使用 byte類型。

以下是一些關于 byte類型的特點和用法:

  1. 取值范圍:byte類型的取值范圍為 -128 到 127。可以通過 Byte.MIN_VALUEByte.MAX_VALUE常量來獲取最小值和最大值。

  2. 內(nèi)存占用:byte類型占用 1 個字節(jié)(8 位)的存儲空間。

  3. 字節(jié)操作:byte類型適用于處理字節(jié)級數(shù)據(jù),例如讀取和寫入二進制文件、網(wǎng)絡傳輸中的字節(jié)流等??梢允褂幂斎胼敵隽?、緩沖流等類來讀寫 byte數(shù)據(jù)。

  4. 數(shù)組:可以創(chuàng)建 byte數(shù)組來存儲一組字節(jié)數(shù)據(jù)。例如,byte[] data = new byte[10];創(chuàng)建了一個長度為 10 的 byte數(shù)組。

  5. 類型轉換:byte類型可以與其他整數(shù)類型進行相互轉換??梢允褂妙愋娃D換運算符(如 (byte) value)將其他整數(shù)類型轉換為 byte類型,或者將 byte類型轉換為其他整數(shù)類型。

需要注意的是,在進行 byte類型的運算時,會發(fā)生整數(shù)提升。也就是說,byte類型的操作數(shù)會先被提升為 int類型,然后進行運算。

byte a = 10;byte b = 20;byte c = (byte) (a + b);  // 需要進行類型轉換

總而言之,byte類型在 Java 中是用于表示 8 位有符號整數(shù)的數(shù)據(jù)類型,適用于處理字節(jié)級數(shù)據(jù)和節(jié)省內(nèi)存的場景。

java9對字符串存儲的優(yōu)化Compact Strings(緊湊字符串)

Java 9 對字符串的優(yōu)化主要集中在字符串存儲和處理方面,引入了一項被稱為 Compact Strings(緊湊字符串)的改進。Compact Strings 的目標是減少字符串在內(nèi)存中的占用空間,提高性能和效率。

在 Java 8 及之前的版本中,字符串內(nèi)部使用 char 數(shù)組來存儲字符數(shù)據(jù),并使用額外的 int 型字段記錄字符串的偏移量和長度。這種表示方式在包含大量 ASCII 字符的字符串中會造成空間浪費,因為每個字符仍然占用 2 個字節(jié)的存儲空間。

Java 9 引入了 Compact Strings 的概念,對于僅包含 Latin-1 字符集(即 Unicode 編碼范圍在 U+0000 至 U+00FF 之間)的字符串,使用字節(jié)數(shù)組存儲數(shù)據(jù),每個字符只占用 1 個字節(jié)。這樣可以大大減少這類字符串的內(nèi)存占用。對于包含非 Latin-1 字符的字符串,仍然使用 char 數(shù)組存儲數(shù)據(jù),每個字符占用 2 個字節(jié)。

Compact Strings 的優(yōu)化帶來了兩個主要的好處:

  1. 內(nèi)存占用減少:對于僅包含 Latin-1 字符的字符串,在內(nèi)存中占用的空間減少一半,從而可以降低內(nèi)存消耗。

  2. 性能提升:減少了字符串的內(nèi)存占用,可以減少內(nèi)存的分配和垃圾回收的頻率,從而提高了性能和效率。

需要注意的是,Compact Strings 僅適用于字符串對象的內(nèi)部表示方式,對于開發(fā)者來說,字符串的使用方式和 API 并沒有變化。開發(fā)者無需對現(xiàn)有的代碼進行修改,可以繼續(xù)使用字符串相關的方法和操作。

這項優(yōu)化是在底層實現(xiàn)層面上進行的,旨在提高 Java 運行時的性能和內(nèi)存利用率,使開發(fā)者能夠更高效地處理字符串數(shù)據(jù)。

-XX:+CompactStrings

在 Java 命令行啟動時,可以通過使用 -XX:+CompactStrings參數(shù)來開啟 Compact Strings。該參數(shù)告訴 Java 虛擬機在啟動時啟用緊湊字符串(Compact Strings)優(yōu)化。

以下是使用 Java 命令行啟動并開啟 Compact Strings 的示例:

java -XX:+CompactStrings -jar YourJarFile.jar

在上述示例中,-XX:+CompactStrings參數(shù)指示 Java 虛擬機開啟 Compact Strings 優(yōu)化。-jar YourJarFile.jar部分是指定要執(zhí)行的 JAR 文件。

請注意,Compact Strings 優(yōu)化是默認開啟的,可以在不使用 -XX:+CompactStrings參數(shù)的情況下自動啟用。但如果需要明確指定開啟或禁用 Compact Strings,可以使用相應的命令行參數(shù)。

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