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Eureka 源码解析 —— StringCache

摘要: 原创出处 http://www.iocoder.cn/Eureka/string-cache/ 「芋道源码」欢迎转载，保留摘要，谢谢！

1. 概述
2. StringCache
3. 使用场景
666. 彩蛋

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1. 概述

本文主要分享 Eureka 自己实现的 StringCache 。

先一起来看下美团点评技术团队对 String#intern(...) 的分享：

FROM 《深入解析String#intern》「引言」

在 JAVA 语言中有8中基本类型和一种比较特殊的类型 String 。这些类型为了使他们在运行过程中速度更快，更节省内存，都提供了一种常量池的概念。常量池就类似一个 JAVA 系统级别提供的缓存。

8 种基本类型的常量池都是系统协调的， String 类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种：

直接使用双引号声明出来的 String 对象会直接存储在常量池中
如果不是用双引号声明的 String 对象，可以使用String提供的 intern 方法。 intern 方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中

字符串常量池能带来速度更快，更节省内存的好处
非双引号声明 的 String 对象，需要使用 String#intern() 方法，将字符串存储到字符串常量池。

看起来一切都非常非常非常美好，那为什么 Eureka 自己实现了 StringCache ？

继续参见美团点评技术团队对 String#intern(...) 的分享：

FROM 《深入解析String#intern》「 native 代码」

JAVA 使用 JNI 调用 c++ 实现的 StringTable 的 intern 方法, StringTable的 intern 方法跟 Java 中的 HashMap 的实现是差不多的, 只是不能自动扩容。 默认大小是1009 。

要注意的是，String 的 String Pool 是一个 固定大小 的 Hashtable，默认值大小长度是 1009，如果放进 String Pool 的 String 非常多，就会造成 Hash冲突严重 ，从而导致链表会很长，而链表长了后直接会造成的影响就是当调用String.intern时性能会大幅下降（因为要一个一个找）。

在 JDK6 中 StringTable 是固定的，就是 1009 的长度，所以如果常量池中的字符串过多就会导致效率下降很快。在jdk7中，StringTable的长度可以通过一个参数指定：

-XX:StringTableSize=99991

JDK 自带的 String Pool 固定大小( 即使可配 )，不支持自动扩容，大量使用 String#intern(...) 后，会导致性能大幅度下降。
Eureka 的应用实例( InstanceInfo ) 的 appName 、 appGroupName 、 vipAddress 、 secureVipAddress 、 metadata 和应用( Application )的 name 等属性需要使用到 String Pool ，为了在大量的网络通信序列化反序列的过程中，速度更快，更节省内容。

另外，FastJSON 在 1.124 版本之前也使用 String#intern(...) 方法，优化 JSON Key 的速度和空间，但是在大量动态 JSON Key 的场景下，反而会导致性能下降。所以 FastJSON 1.124 修复了该问题。参见如下：

FROM 《深入解析String#intern》「 fastjson 不当使用」

But ，FastJSON 1.124 版本之前恰好适合 Eureka ，因为 appName 、 appGroupName 相对不那么动态 。考虑到可能还是有大量的字符串存在，因而实现自定义的 StringCache 类，以解决 StringPool 的 HashTable 不支持动态扩容的情况。

OK，下面我们来看看 Eureka 是如何实现自定义的 StringCache 类。

2. StringCache

com.netflix.discovery.util.StringCache ，字符串缓存。代码如下：

 1: public class StringCache{
 2: 
 3: public static final int LENGTH_LIMIT = 38;
 4: 
 5: private static final StringCache INSTANCE = new StringCache();
 6: 
 7: private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
 8: private final Map<String, WeakReference<String>> cache = new WeakHashMap<String, WeakReference<String>>();
 9: private final int lengthLimit;
10: 
11: public StringCache(){
12: this(LENGTH_LIMIT);
13: }
14: 
15: public StringCache(int lengthLimit){
16: this.lengthLimit = lengthLimit;
17: }
18: 
19: public String cachedValueOf(final String str){
20: if (str != null && (lengthLimit < 0 || str.length() <= lengthLimit)) {
21: // Return value from cache if available
22: try {
23: lock.readLock().lock();
24: WeakReference<String> ref = cache.get(str);
25: if (ref != null) {
26: return ref.get();
27: }
28: } finally {
29: lock.readLock().unlock();
30: }
31: 
32: // Update cache with new content
33: try {
34: lock.writeLock().lock();
35: WeakReference<String> ref = cache.get(str);
36: if (ref != null) {
37: return ref.get();
38: }
39: cache.put(str, new WeakReference<>(str));
40: } finally {
41: lock.writeLock().unlock();
42: }
43: return str;
44: }
45: return str;
46: }
47: 
48: public int size(){
49: try {
50: lock.readLock().lock();
51: return cache.size();
52: } finally {
53: lock.readLock().unlock();
54: }
55: }
56: 
57: public static String intern(String original){
58: return INSTANCE.cachedValueOf(original);
59: }
60: 
61: }

INSTANCE 属性，字符串缓存单例。
lock 属性， 读写锁 ，保证读写互斥。
cache 属性，缓存哈希表。
- 使用 WeakHashMap，当 StringCache 被回收时，其对应的值一起被移除。
- 《WeakHashMap和HashMap的区别》
- 《Java 集合系列13之 WeakHashMap详细介绍(源码解析)和使用示例》
lengthLimit 属性，缓存字符串最大长度。默认值：38 。
#cachedValueOf(...) 方法，获得字符串缓存。若缓存不存在，则进行缓存。和 String#intern() 的逻辑相同，区别在于 cache 支持自动扩容。
- 第 22 至 30 行：读锁，读取缓存。
- 第 32 至 42 行：缓存不存在，写锁，写入缓存。
#size() 方法，缓存大小。
#intern() 静态方法，使用 INSTANCE 获取缓存字符串。