String最大長度是多少

這篇文章將為大家詳細講解有關String最大長度是多少，文章內容質量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關知識有一定的了解。

前言

當你看到這個問題“String長度限制是多少”時是不是感覺很無聊?的確，這就是我第一眼看到時的感覺。

但當深入追蹤該問題時，才發現String的長度限制本身的意義并不重要，重要的是在此過程中會將大量知識點串聯起來，簡直是一個完美的問題。難怪在高階段的面試中會出現類似的問題。

帶大家追尋String長度的限制，需要提醒讀者的是，結論并不重要，重要的是分析的過程，以及涉及到的知識儲備。比如，String的底層實現、int類型的范圍、《Java虛擬機規范》、Java編譯器源碼實現等大量知識點。

String源碼追蹤

要看String類的長度限制，肯定要先從String的源碼實現看起，這里就以目前使用最多的JDK8為例來進行說明。JDK9及以后String的底層實現有所變化，大家可參考《JDK9對String字符串的新一輪優化》一文。

我們都知道，String類提供了一個length方法，我們是否可以直接通過這個方法得知String的最大長度?

/**  * Returns the length of this string.  * The length is equal to the number of <a href="Character.html#unicode">Unicode  * code units</a> in the string.  *  * @return  the length of the sequence of characters represented by this  *          object.  */ public int length() {     return value.length; }

這里文檔并沒有說明最大長度是多少，但我們可以從返回的結果類型得知一些線索。結果類型為int，也就是說int的取值范圍便是限制之一。

如果你知道int在正整數部分的取值范圍為2^31 -1那很好，如果不知道，可以查看對應的包裝類Integer：

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {     /**      * A constant holding the minimum value an {@code int} can      * have, -2<sup>31</sup>.      */     @Native public static final int   MIN_VALUE = 0x80000000;      /**      * A constant holding the maximum value an {@code int} can      * have, 2<sup>31</sup>-1.      */     @Native public static final int   MAX_VALUE = 0x7fffffff;     // ... }

無論MIN_VALUE和MAX_VALUE的值或注釋都說明了int的取值范圍。此時計算一下String的最大長度應該是：

2^31 - 1 = 2147483647

回到length方法，我們看到length的值是通過是value獲得的，而value在JDK8中是以char數組實現的：

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

Java中內碼(運行內存)中的char使用UTF16的方式編碼，一個char占用兩個字節。所以，還需要從將上面計算的值乘以2。

此時的計算公式為：

2^31-1 =2147483647 個16-bit Unicodecharacter  2147483647 * 2 = 4294967294 (Byte)   4294967294 / 1024 = 4194303.998046875 (KB)   4194303.998046875 / 1024 = 4095.9999980926513671875 (MB)   4095.9999980926513671875 / 1024 = 3.99999999813735485076904296875 (GB)

也就是說最大字符串占用內存空間約等于4GB。但此時，如果你聲明一個長度為10萬的字符串，你會發現編譯器會拋出異常，提示信息如下：

錯誤: 常量字符串過長

不是說好的21億嗎?怎么10萬個就異常了呢?其實這個異常是由編譯期的限制決定的。

字符串常量池的編譯期限制

了解過JVM虛擬機的朋友肯定知道，當通過字面量進行字符串聲明時，在編譯之后會以常量的形式進入到Class常量池。

String s = "程序新視界";

而常量池對String的長度是有限制的。常量池中的每一種數據項都有自己的類型。Java中的UTF-8編碼的Unicode字符串在常量池中以CONSTANT_Utf8類型表示。

在《Java虛擬機規范》中可以看到對String是通過CONSTANT_String_info來定義的。

可以看到“string_index項的值必須是對常量池的有效索引，常量池在該索引處的項必須是CONSTANT_Utf8_info(§4.4.7)結構”。

繼續看對CONSTANT_Utf8_info的定義：

length則指明了bytes[]數組的長度，類型為u2。同樣是在《Java虛擬機規范》中可以找到對u2的定義：

u2表示兩個字節的無符號數，1個字節有8位，2個字節就有16位。因此，u2可表示的最大值為2^16 - 1= 65535。

到這里，已經得出了第二個限制，也就是Class文件中常量池的格式規定了，其字符串常量的長度不能超過65535。

此時，如果嘗試通過字面量聲明一個65535長度的字符串：

String s = "8888...8888";//其中有65535萬個字符"8"

編譯器還會拋出同樣的異常。這又是為什么呢?

這個問題我們同樣可以從《Java虛擬機規范》(4.7.3節)中找到答案：

原來是為了彌補早期設計時的一個bug，“長度剛好65535個字節，且以1個字節長度的指令結束，這條指令不能被異常處理器處理”，因此就將數組的最大長度限制到了65534了。

如果你能夠查看JVM中編譯器部分的源碼，可以在Gen類中看到對此限制的代碼實現：

/** Check a constant value and report if it is a string that is  *  too large.  */ private void checkStringConstant(DiagnosticPosition pos, Object constValue) {     if (nerrs != 0 || // only complain about a long string once         constValue == null ||         !(constValue instanceof String) ||         ((String)constValue).length() < Pool.MAX_STRING_LENGTH)         return;     log.error(pos, "limit.string");     nerrs++; }

其中Pool.MAX_STRING_LENGTH的定義如下：

public class Pool {     public static final int MAX_STRING_LENGTH = 0xFFFF;     //... }

再次嘗試聲明一個長度為65534的字符串，會發現可以正常編譯了。此時，可以得出結論，在編譯期字符串的最大長度為65534。

我們知道，Java是區分編譯期和運行期的，那么在運行期是否有長度限制呢?

運行期的長度限制

String運行期的限制主要體現在String的構造函數上。String的一個構造函數如下：

public String(char value[], int offset, int count) {    // ... }

其中參數count就是字符串的最大長度。此時的計算與前面的算法一致，這里先轉換為bit，然后再轉換為GB：

(2^31-1)*16/8/1024/1024/1024 = 4GB

也就是說，運行時理論上可以支持4GB大小的字符串，超過這個限制就會拋出異常的。JDK9對String的存儲進行了優化，底層使用byte數組替代了char數組，對于純Latin1字符來說可以節省一半的空間。

當然，這個4GB的限制是基于JVM能夠分配這么多可用的內存的前提下的。

小結

通過上述的分析，可以得出結論：第一，在編譯期字符串的長度不能超過65534;第二，在運行期，字符串的長度不能超過2^31-1，占用內存(4GB)不能超過虛擬機所分配的最大內存。

關于String最大長度是多少就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。