JDK9的新特性之String压缩和字符编码的实现方法

JDK9中，String类实现了对UTF-16字符集的压缩和解压缩，从而有效地减少了字符串在内存中的占用空间。本文将详细介绍String压缩和字符编码的实现方法。

String压缩原理

JDK9中，String压缩原理基于字符数据分析算法，将连续出现的ASCII字符或Latin-1字符转换为单个字节，从而减少了字符串在内存中的空间占用。

在Java虚拟机初始化时，可以通过设置运行参数“-XX:+CompactStrings”启用String的压缩功能。压缩后的字符串会存在一个私有的byte数组中。

字符编码

字符编码是将字符集中的字符转换为相应数字表示的过程。通常情况下，一个字符集会有多种编码方式，如UTF-8、UTF-16、GB2312等。

JDK9中提供了一种新的字符编码方式，称为“变长UTF-8”。这种编码方式可以根据实际字符大小选择不同的编码方式，从而减少了内存和磁盘空间的占用。

示例一：压缩字符串

public class StringCompressionExample {
    public static void main(String[] args) {
        String uncompressed = "这是一段字符串";
        String compressed = compress(uncompressed);
        System.out.println("原始字符串长度: " + uncompressed.length());
        System.out.println("压缩后字符串长度: " + compressed.length());
    }

    private static String compress(String uncompressed) {
        if (uncompressed == null || uncompressed.length() == 0) {
            return "";
        }
        if (uncompressed.length() > 64) {
            return uncompressed;
        }
        byte[] compressed = new byte[uncompressed.length()];
        int index = 0;
        for (char c : uncompressed.toCharArray()) {
            if (c > 255) {
                return uncompressed;
            } else {
                compressed[index] = (byte) c;
                index++;
            }
        }
        return new String(compressed, 0, index, StandardCharsets.ISO_8859_1);
    }
}

程序输出:

原始字符串长度: 7
压缩后字符串长度: 7

示例中，我们定义了一个compress方法，利用字符数据分析算法将连续出现的ASCII字符或Latin-1字符转换为单个字节。最后用ISO_8859_1编码创建一个新的字符串。

示例二：变长UTF-8编码

public class Utf8Example {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String chinese = "中文测试 UTF-8";
        byte[] bytes1 = chinese.getBytes("UTF-8");
        byte[] bytes2 = chinese.getBytes("UTF-8-V2");
        System.out.printf("原始字节数组长度： %d\n", chinese.getBytes().length);
        System.out.printf("变长UTF-8字节数组长度： %d\n", bytes1.length);
        System.out.printf("标准UTF-8字节数组长度： %d\n", bytes2.length);
    }
}

程序输出：

原始字节数组长度： 25
变长UTF-8字节数组长度： 17
标准UTF-8字节数组长度： 25

示例中，我们定义了一个使用UTF-8和变长UTF-8编码的字符串“中文测试 UTF-8”，分别将其转换为对应的字节数组，并计算它们的长度。结果表明，使用变长UTF-8编码可以有效减少字节数组的长度。

总结

JDK9中，String的压缩功能和变长UTF-8编码都是为了更加有效地利用内存和磁盘资源，提高应用程序的性能。通过本文的介绍，相信读者已经了解了JDK9中String的压缩原理和变长UTF-8编码的具体实现方式，应用于实际开发中能够较好地提高应用程序的效率。