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详解Java中的字符串截取 (substring)_旧版本内存泄漏风险与新版本实现

P粉602998670

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发布时间:2026-02-16 09:29:10

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来源于php中文网

原创

jdk 6 的 substring 共享原字符串 char[],导致内存泄漏;jdk 7u6+ 改为复制新数组,彻底解耦。可通过检查 value.length 是否等于原数组长度判断是否安全,兼容方案是 new string(s.substring(start, end))。

详解java中的字符串截取 (substring)_旧版本内存泄漏风险与新版本实现

substring 在 JDK 6 和 JDK 7+ 的实现差异

旧版本(JDK 6)的 substring 不复制字符数组,而是共享原 Stringvalue 数组和偏移量;新版本(JDK 7u6+)则强制拷贝子串所需字符到新数组。这意味着:如果你从一个超大字符串中用 substring 取出几个字,JDK 6 下那几个字会一直 hold 住整个原始大数组,导致内存无法回收。

常见错误现象:OutOfMemoryError 出现在大量调用 substring 处理日志、JSON 或文件内容后,堆里全是没被释放的 char[]

  • JDK 6:调用 substring 后,原字符串即使被置为 null,其底层 char[] 仍被子串引用
  • JDK 7u6 起:每次 substring 都新建 char[],子串与原串彻底解耦
  • 可通过 string.substring(0, 1).intern() 触发常量池驻留,在 JDK 6 中进一步加剧泄漏(因 intern 也引用原数组)

如何判断当前 substring 是否安全

不能只看 JDK 版本号——有些 Android Runtime(如 ART 5.0–7.x)或老版 OpenJDK 衍生环境仍沿用类似 JDK 6 的实现。最直接的办法是看对象图:

  • 用 JFR 或 MAT 打开 heap dump,查某个小 String 实例的 value 字段是否指向一个远大于自身长度的 char[]
  • 在代码中加断点,观察 string.substring(10, 11) 返回对象的 value.length 是否等于原字符串的 value.length
  • 若相等,说明仍在共享底层数组,属于“不安全”行为

注意:String.valueOf(char[])new String(char[]) 均无此风险,它们总是新建数组。

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替代方案:显式触发拷贝(兼容所有 JDK)

当无法升级 JDK 或需确保行为一致时,手动“破除共享”是最稳妥的做法。核心就是让 JVM 创建真正独立的字符数组。

  • 写法:new String(s.substring(start, end)) —— 这会强制拷贝底层 char[],无论 JDK 版本
  • 性能影响:多一次数组拷贝,对短字符串可忽略;但高频截取长文本时要注意,建议配合 StringBuilder 批量处理
  • 不要用 s.substring(start, end).toString(),它只是返回自身,不解决共享问题
  • 如果已知输入来自 StringBuilder.toString(),可改用 sb.subSequence(start, end).toString(),因为 subSequence 返回的是 CharSequence,且现代 JDK 对它的实现不共享数组

容易被忽略的隐式 substring 场景

很多开发者只盯着显式的 substring 调用,却忽略了框架或工具类内部的“黑盒截取”。这些地方同样可能引发泄漏:

  • StringTokenizer 在 JDK 6 下构造时会缓存原始字符串,后续 nextToken() 返回的仍是 substring 结果
  • Apache Commons Lang 的 StringUtils.substring 底层仍调用 String.substring,不改变行为
  • JSON 解析器(如 Jackson 2.9 以前)在解析字符串字段时,若启用 JsonParser.Feature.USE_THREAD_LOCAL_FOR_BUFFER_RECYCLING,可能复用缓冲区并间接保留大字符串引用
  • 日志框架(如 Log4j 1.x)格式化模板时,若模板中含 %m 且日志内容来自大字符串截取,可能把整个原始对象带入 MDC 或异步队列

这类问题往往在线上压测或长时间运行后才暴露,排查时要重点检查 GC 日志里的 char[] 占比和存活时间。

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