干货总结｜快速构造String对象及访问其内部成员的技巧

一、相关知识JDK String的实现

字符串在JDK 8及JDK 9之后的实现有很大不同的。JDK 8中，String的结构是这样的：

1.1 String JDK 8的实现

1.2 String JDK 9及之后版本的实现

JDK9之后，通过byte[]来保存value，通过code字段区分是LATIN1或者UTF16。大多数的字符串都是LATIN1。针对这种情况，我们构造字符串或者对字符串进行编码为二进制时，针对性做ZeroCopy的实现，可以获得极致的性能。

二、相关知识Unsafe

JDK 8之后提供sun.Unsafe可以做一些原生的操作，性能更好，不安全，错误的调用会导致JVM Crash。如果用对了，能提升性能。Unsafe能帮你绕过任何限制。

三、相关知识Trusted MethodHandles.Lookup

JDK 8开始支持Lambda，为了方便将一个Method映射为一个Lambda Function，避免反射开销。java.invoke.LambdaMetafactory可以实现这一功能，但这个也受限于可见性的限制，也就是说不能调用私有方法。有一个技巧，结合Unsafe，可以在不同版本的JDK都能构造一个Trusted MethodHandles.Lookup来绕开可见性的限制，调用任何JDK内部方法。如下：

注意：在IBM OpenJ9 JDK 8/11版本上面的实现受到可见性限制，需要做额外处理，参考FASTJSON2 JDKUtils#trustedLookup的代码 ：

https://github.com/alibaba/fastjson2/blob/fastcode_demo_20221218/core/src/main/java/com/alibaba/fastjson2/util/JDKUtils.java#L254

四、零拷贝构造String对象

快速构造字符串的关键是要做减少拷贝，甚至零拷贝，在JDK 8、JDK 9~15、JDK 16及之后的版本的实现都不一样。

4.1 JDK 8零拷贝构造String对象的实现

在JDK8中，实现零拷贝构造String对象，需要调用其构造函数String(char[], boolean)，比如：

由于String(char[], boolean)方法不是public的，上面的代码会报错，要通过反射构造一个TRUSTED的MethodHandles.Lookup，然调用String的内部方法，映射成一个BiFunction，代码如下：

4.2 JDK9及之后版本实现零拷贝构造String对象的实现

在JDK 9~JDK 15中，我们要构造一个这样的Function用于零拷贝构造String对象：

同样，JDK 9中的String(byte[], byte)方法不是public，无法直接调用，上面的代码会报错，要构造一个TRUSTED MethodHandles.Lookup方法调用String内部方法，如下：

注意：当用户配置JVM参数-XX:-CompactStrings时，上述方法无效。

4.3 快速构造String对象应用举例

上面的例子中，根据JDK版本，在JDK 8中直接创建char[]，JDK 9中直接创建byte[]，然后通过零拷贝的方式构造字符串对象，这样就实现了快速格式化LocalDate到String，这样的实现远比使用SimpleDateFormat/java.time.DateTimeFormat等实现要快得多。

五、直接访问String对象内部成员

5.1 JDK 8快速访问value

5.2 JDK 9及之后版本直接访问coder & value

我们需要构造如下的函数：

但由于String.coder和value方法不是public可见的，和上面的4.2类似，要通过TRUSTED MethodHandles.Lookup构造，如下：

5.3 直接访问举例

5.4 巧用String.getBytes方法

String有一个Deprecated的getBytes方法，当有非LATIN字符时，结果不对。但当在coder为LATIN1时，可用于直接拷贝其中value，

参考实现：

FASTJSON2项目使用了上面的技巧，其中JDKUtils和UnsafeUtils有上面技巧的实现：

JDKUtils：https://github.com/alibaba/fastjson2/blob/fastcode_demo_20221218/core/src/main/java/com/alibaba/fastjson2/util/JDKUtils.java

UnsafeUtils：https://github.com/alibaba/fastjson2/blob/fastcode_demo_20221218/core/src/main/java/com/alibaba/fastjson2/util/UnsafeUtils.java

注意事项：

上面的技巧不建议新手使用，需要先清楚原理，才可使用。