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前言

話說Java中String是有長度限制的，聽到這里很多人不禁要問，String還有長度限制？是的有，而且在JVM編譯中還有規(guī)范，而且有的家人們在面試的時候也遇到了，本人就遇到過面試的時候問這個的，而且在之前開發(fā)的中也真實地遇到過這個String長度限制的場景（將某固定文件轉(zhuǎn)碼成Base64的形式用字符串存儲，在運(yùn)行時需要的時候在轉(zhuǎn)回來，當(dāng)時文件比較大），那這個規(guī)范限制到底是怎么樣的，咱們話不多說先??去。

String

首先要知道String的長度限制我們就需要知道String是怎么存儲字符串的，String其實是使用的一個char類型的數(shù)組來存儲字符串中的字符的。

存儲String的容器原來是它

那么String既然是數(shù)組存儲那數(shù)組會有長度的限制嗎？是的有限制，但是是在有先提條件下的，我們看看String中返回length的方法。

String類中的length方法

由此我們看到返回值類型是int類型，Java中定義數(shù)組是可以給數(shù)組指定長度的，當(dāng)然不指定的話默認(rèn)會根據(jù)數(shù)組元素來指定：

int[] arr1 = new int[10]; // 定義一個長度為10的數(shù)組
int[] arr2 = {1,2,3,4,5}; // 那么此時數(shù)組的長度為5

整數(shù)在java中是有限制的，我們通過源碼來看看int類型對應(yīng)的包裝類Integer可以看到，其長度最大限制為2^31 -1，那么說明了數(shù)組的長度是0~2^31-1，那么計算一下就是（2^31-1 = 2147483647 = 4GB）

Integer的取值范圍

看到這我們嘗試通過編碼來驗證一下上述觀點。

以字面量形式定義字符串

以上是我通過定義字面量的形式構(gòu)造的10萬個字符的字符串，編譯之后虛擬機(jī)提示報錯，說我們的字符串長度過長，不是說好了可以存21億個嗎？為什么才10萬個就報錯了呢？

其實這里涉及到了JVM編譯規(guī)范的限制了，其實JVM在編譯時，如果我們將字符串定義成了字面量的形式，編譯時JVM是會將其存放在常量池中，這時候JVM對這個常量池存儲String類型做出了限制，接下來我們先看下手冊是如何說的。

java虛擬機(jī)規(guī)范截圖

常量池中，每個 cp_info 項的格式必須相同，它們都以一個表示 cp_info 類型的單字節(jié) “tag”項開頭。后面 info[]項的內(nèi)容 由tag 的類型所決定。

java虛擬機(jī)規(guī)范手冊常量類型表

我們可以看到 String類型的表示是 CONSTANT_String ，我們來看下CONSTANT_String具體是如何定義的。

這里定義的 u2 string_index 表示的是常量池的有效索引，其類型是CONSTANT_Utf8_info 結(jié)構(gòu)體表示的，這里我們需要注意的是其中定義的length我們看下面這張圖。

在class文件中u2表示的是無符號數(shù)占2個字節(jié)單位，我們知道1個字節(jié)占8位，2個字節(jié)就是16位 ，那么2個字節(jié)能表示的范圍就是2^16- 1 = 65535 。范中class文件格式對u1、u2的定義的解釋做了一下摘要：

這里對java虛擬機(jī)規(guī)摘要部分
1、class文件中文件內(nèi)容類型解釋
定義一組私有數(shù)據(jù)類型來表示 Class 文件的內(nèi)容，它們包括 u1，u2 和 u4，分別代
表了 1、2 和 4 個字節(jié)的無符號數(shù)。
每個 Class 文件都是由 8 字節(jié)為單位的字節(jié)流組成，所有的 16 位、32 位和 64 位長度的數(shù)
據(jù)將被構(gòu)造成 2 個、4 個和 8 個 8 字節(jié)單位來表示。

2、程序異常處理的有效范圍解釋
start_pc 和 end_pc 兩項的值表明了異常處理器在 code[]數(shù)組中的有效范圍。
start_pc 必須是對當(dāng)前 code[]數(shù)組中某一指令的操作碼的有效索引，end_pc 要
么是對當(dāng)前 code[]數(shù)組中某一指令的操作碼的有效索引，要么等于 code_length
的值，即當(dāng)前 code[]數(shù)組的長度。start_pc 的值必須比 end_pc 小。
當(dāng)程序計數(shù)器在范圍[start_pc, end_pc)內(nèi)時，異常處理器就將生效。即設(shè) x 為
異常句柄的有效范圍內(nèi)的值，x 滿足：start_pc ≤ x < end_pc。
實際上，end_pc 值本身不屬于異常處理器的有效范圍這點屬于 Java 虛擬機(jī)歷史上
的一個設(shè)計缺陷：如果 Java 虛擬機(jī)中的一個方法的 code 屬性的長度剛好是 65535
個字節(jié)，并且以一個 1 個字節(jié)長度的指令結(jié)束，那么這條指令將不能被異常處理器
所處理。不過編譯器可以通過限制任何方法、實例初始化方法或類初始化方法的
code[]數(shù)組最大長度為 65534，這樣可以間接彌補(bǔ)這個 BUG。

注意：這里對個人認(rèn)為比較重要的點做了標(biāo)記，首先第一個加粗說白了就是說數(shù)組有效范圍就是【0-65565】但是第二個加粗的地方又解釋了，因為虛擬機(jī)還需要1個字節(jié)的指令作為結(jié)束，所以其實真正的有效范圍是【0-65564】，這里要注意這里的范圍僅限編譯時期，如果你是運(yùn)行時拼接的字符串是可以超出這個范圍的。

接下來我們通過一個小實驗來測試一下我們構(gòu)建一個長度為65534的字符串，看看是否就能編譯通過。
首先通過一個for循環(huán)構(gòu)建65534長度的字符串，在控制臺打印后，我們通過自己度娘的一個在線字符統(tǒng)計工具計算了一下確實是65534個字符，如下：

然后我們將字符復(fù)制后以定義字面量的形式賦值給字符串，可以看到我們選擇這些字符右下角顯示的確實是65534，于是乎運(yùn)行了一波，果然成功了。

看到這里我們來總結(jié)一下：
問：字符串有長度限制嗎？是多少？

答：首先字符串的內(nèi)容是由一個字符數(shù)組 char[] 來存儲的，由于數(shù)組的長度及索引是整數(shù)，且String類中返回字符串長度的方法length() 的返回值也是int ，所以通過查看java源碼中的類Integer我們可以看到Integer的最大范圍是2^31 -1,由于數(shù)組是從0開始的，所以數(shù)組的最大長度可以使【0~2^31-1】通過計算是大概4GB。

但是通過翻閱java虛擬機(jī)手冊對class文件格式的定義以及常量池中對String類型的結(jié)構(gòu)體定義我們可以知道對于索引定義了u2，就是無符號占2個字節(jié)，2個字節(jié)可以表示的最大范圍是2^16 -1 = 65535。
其實是65535，但是由于JVM需要1個字節(jié)表示結(jié)束指令，所以這個范圍就為65534了。超出這個范圍在編譯時期是會報錯的，但是運(yùn)行時拼接或者賦值的話范圍是在整形的最大范圍。

解析到這里就告一段落了，如果覺得在下講得對你有幫助的可以點一波贊或者在看，如果發(fā)現(xiàn)有講的不好的或者有什么遺漏的，歡迎評論區(qū)留言相互學(xué)習(xí)交流。

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