java常量池

時間 2019-12-08

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常量池

Java是一種動態連接的語言，常量池的做用很是重要，常量池中除了包含代碼中所定義的各類基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數組）的常量值外，還包含一些以文本形式出現的符號引用，好比：

類和接口的全限定名；

字段的名稱和描述符；

方法的名稱和描述符。

在C語言中，若是一個程序要調用其它庫中的函數，在連接時，該函數在庫中的位置（即相對於庫文件開頭的偏移量）會被寫在程序中，在運行時，直接去這個地址調用函數；

而在Java語言中不是這樣，一切都是動態的。編譯時，若是發現對其它類方法的調用或者對其它類字段的引用的語句，記錄進class文件中的只能是一個文本形式的符號引用，在鏈接過程當中，虛擬機根據這個文本信息去查找對應的方法或字段。

因此，與Java語言中的所謂「常量」不一樣，class文件中的「常量」內容很非富，這些常量集中在class中的一個區域存放，一個緊接着一個，這裏就稱爲「常量池」。

在Java程序中，有不少的東西是永恆的，不會在運行過程當中變化。好比一個類的名字，一個類字段的名字/所屬類型，一個類方法的名字/返回類型/參數名與所屬類型，一個常量，還有在程序中出現的大量的字面值。

好比下面小段源碼中粗體代碼顯示的部分：

public class ClassTest {

private String itemS ="咱們 ";

private final int itemI =100 ;

public void setItemS (String para ){...}

}

而這些在JVM 解釋執行程序的時候是很是重要的。那麼編譯器將源程序編譯成class文件後，會用一部分字節分類存儲這些粗體代碼。而這些字節咱們就稱爲常量池。事實上，只有JVM 加載class後，在方法區中爲它們開闢了空間才更像一個「池」。

正如上面所示，一個程序中有不少永恆的相似粗體代碼顯示的部分。每個都是常量池中的一個常量表(常量項)。而這些常量表之間又有不一樣，class文件共有11種常量表，以下所示：

常量表類型	標誌值(佔1 byte)	描述
CONSTANT_Utf8	1	UTF-8編碼的 Unicode字符串
CONSTANT_Integer	3	int類型的字面值
CONSTANT_Float	4	float類型的字面值
CONSTANT_Long	5	long類型的字面值
CONSTANT_Double	6	double類型的字面值
CONSTANT_Class	7	對一個類或接口的符號引用
CONSTANT_String	8	String類型字面值的引用
CONSTANT_Fieldref	9	對一個字段的符號引用
CONSTANT_Methodref	10	對一個類中方法的符號引用
CONSTANT_InterfaceMethodref	11	對一個接口中方法的符號引用
CONSTANT_NameAndType	12	對一個字段或方法的部分符號引用

(1) CONSTANT_Utf8 用UTF-8編碼方式來表示程序中全部的重要常量字符串。這些字符串包括： ①類或接口的全限定名， ②超類的全限定名，③父接口的全限定名， ④類字段名和所屬類型名，⑤類方法名和返回類型名、以及參數名和所屬類型名。⑥字符串字面值

表格式： tag(標誌1：佔1byte) length(字符串所佔字節的長度，佔2byte) bytes(字符串字節序列)

(2) CONSTANT_Integer、 CONSTANT_Float、 CONSTANT_Long、 CONSTANT_Double 全部基本數據類型的字面值。好比在程序中出現的1用CONSTANT_Integer表示。3.1415926F用 CONSTANT_Float表示。

表格式： tag bytes(基本數據類型所需使用的字節序列)

(3) CONSTANT_Class 使用符號引用來表示類或接口。咱們知道全部類名都以 CONSTANT_Utf8表的形式存儲。可是咱們並不知道 CONSTANT_Utf8表中哪些字符串是類名，那些是方法名。所以咱們必須用一個指向類名字符串的符號引用常量來代表。

表格式： tag name_index(給出表示類或接口名的CONSTANT_Utf8表的索引)

(4) CONSTANT_String 同 CONSTANT_Class，指向包含字符串字面值的 CONSTANT_Utf8表。

表格式： tag string_index(給出表示字符串字面值的CONSTANT_Utf8表的索引)

(5) CONSTANT_Fieldref 、 CONSTANT_Methodref、 CONSTANT_InterfaceMethodref 指向包含該字段或方法所屬類名的 CONSTANT_Utf8表，以及指向包含該字段或方法的名字和描述符的 CONSTANT_NameAndType 表

表格式： tag class _index(給出包含所屬類名的CONSTANT_Utf8表的索引) name_and_type_index(包含字段名或方法名以及描述符的 CONSTANT_NameAndType表的索引)

(6) CONSTANT_NameAndType 指向包含字段名或方法名以及描述符的 CONSTANT_Utf8表。

表格式： tag name_index(給出表示字段名或方法名的CONSTANT_Utf8表的索引) type_index(給出表示描述符的CONSTANT_Utf8表的索引)

在Java源代碼中的每個字面值字符串，都會在編譯成class文件階段，造成標誌號爲8(CONSTANT_String_info)的常量表。當JVM加載 class文件的時候，會爲對應的常量池創建一個內存數據結構，並存放在方法區中。同時JVM會自動爲CONSTANT_String_info常量表中的字符串常量的字面值在堆中建立新的String對象(intern字符串對象，又叫拘留字符串對象)。而後把CONSTANT_String_info常量表的入口地址轉變成這個堆中String對象的直接地址(常量池解析)。

拘留字符串對象

源代碼中全部相同字面值的字符串常量只可能創建惟一一個拘留字符串對象。實際上JVM是經過一個記錄了拘留字符串引用的內部數據結構來維持這一特性的。在Java程序中，能夠調用String的intern()方法來使得一個常規字符串對象成爲拘留字符串對象。

(1)String s=new String("Hello world"); 編譯成class文件後的指令(在 myeclipse中查看):

事實上，在運行這段指令以前，JVM就已經爲"Hello world"在堆中建立了一個拘留字符串( 值得注意的是：若是源程序中還有一個"Hello world"字符串常量，那麼他們都對應了同一個堆中的拘留字符串)。而後用這個拘留字符串的值來初始化堆中用new指令建立出來的新的String對象，局部變量s實際上存儲的是new出來的堆對象地址。

(2)String s="Hello world";

這跟(1)中建立指令有很大的不一樣，此時局部變量s存儲的是早已建立好的拘留字符串的堆地址。

java常量池技術 　java中的常量池技術，是爲了方便快捷地建立某些對象而出現的，當須要一個對象時，就能夠從池中取一個出來（若是池中沒有則建立一個），則在須要重複建立相等變量時節省了不少時間。常量池其實也就是一個內存空間，常量池存在於方法區中。

String類也是java中用得多的類，一樣爲了建立String對象的方便，也實現了常量池的技術。

測試代碼以下 :

public class Test{

public static void main(String[] args){

//s1,s2分別位於堆中不一樣空間

String s1=new String("hello");

String s2=new String("hello");

System.out.println(s1==s2);//輸出false

//s3,s4位於池中同一空間

String s3="hello" String s4="hello";

System.out.println(s3==s4);//輸出true

}

用new String（）建立的字符串不是常量，不能在編譯期就肯定，因此new String（）建立的字符串不放入常量池中，他們有本身的地址空間。

String 對象（內存）的不變性機制會使修改String字符串時，產生大量的對象，由於每次改變字符串，都會生成一個新的String。 java 爲了更有效的使用內存，常量池在編譯期碰見String 字符串時，它會檢查該池內是否已經存在相同的String 字符串，若是找到，就把新變量的引用指向現有的字符串對象，不建立任何新的String 常量對象，沒找到再建立新的。因此對一個字符串對象的任何修改，都會產生一個新的字符串對象，原來的依然存在，等待垃圾回收。

代碼：

String a = 「test」;

String b = 「test」;

String b = b+"java";

a，b同時指向常量池中的常量值"text"，b=b+"java"以後，b原先指向一個常量，內容爲"test」，經過對b進行+"java" 操做後，b以前所指向的那個值沒有改變，但此時b不指向原來那個變量值了，而指向了另外一個String變量，內容爲」text java「。原來那個變量還存在於內存之中，只是b這個變量再也不指向它了。

八種基本類型的包裝類和對象池　 java中基本類型的包裝類的大部分都實現了常量池技術，這些類是Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean,另外兩種浮點數類型的包裝類則沒有實現。另外Byte,Short,Integer,Long,Character這5種整型的包裝類也只是在對應值小於等於127時纔可以使用常量池，也即對象不負責建立和管理小於127的這些類的對象。　一些對應的測試代碼：

public class Test{ public static void main(String[] args){

//5種整形的包裝類Byte,Short,Integer,Long,Character的對象，

//在值小於127時可使用常量池

Integer i1=127;

Integer i2=127;

System.out.println(i1==i2); //輸出true

//值大於127時，不會從常量池中取對象

Integer i3=128;

Integer i4=128;

System.out.println(i3==i4); //輸出false

//Boolean類也實現了常量池技術

Boolean bool1=true;

Boolean bool2=true;

System.out.println(bool1==bool2); //輸出true

//浮點類型的包裝類沒有實現常量池技術

Double d1=1.0;

Double d2=1.0;

System.out.println(d1==d2); //輸出false

}

對Integer對象的代碼補充

public static Integer valueOf(int i) {

final int offset = 128;

if (i >= -128 && i <= 127) {

return IntegerCache.cache[i + offset];

}

return new Integer(i);

}

當你直接給一個Integer對象一個int值的時候，其實它調用了valueOf方法，而後你賦的這個值很特別，是128，那麼沒有進行cache方法，至關於new了兩個新對象。因此問題中定義a、b的兩句代碼就相似於：

Integer a = new Integer(128);

Integer b = new Integer(128);

這個時候再問你，輸出結果是什麼？你就知道是false了。若是把這個數換成127，再執行：

Integer a = 127;

Integer b = 127;

System.out.println(a == b);

結果就是：true

進行對象比較時最好仍是使用equals，便於按照本身的目的進行控制。這裏引出equals()和==，equals比較的是字符串字面值即比較內容，==比較引用。

看一下IntegerCache這個類裏面的內容：

private static class IntegerCache {

private IntegerCache() {

}

static final Integer cache[] = new Integer[-(-128) + 127 + 1];

static {

for (int i = 0; i < cache.length; i++)

cache[i] = new Integer(i - 128);

}

因爲cache[]在IntegerCache類中是靜態數組，也就是隻須要初始化一次，即static{......}部分，因此，若是Integer對象初始化時是-128~127的範圍，就不須要再從新定義申請空間，都是同一個對象---在IntegerCache.cache中，這樣能夠在必定程度上提升效率。

針對String方面的補充

在同包同類下,引用自同一String對象.

在同包不一樣類下,引用自同一String對象.

在不一樣包不一樣類下,依然引用自同一String對象.

在編譯成.class時可以識別爲同一字符串的,自動優化成常量,因此也引用自同一String對象.

在運行時建立的字符串具備獨立的內存地址,因此不引用自同一String對象.

String的intern()方法會查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,

若是有則返回一個引用,沒有則添加本身的字符串進入常量池，注意：只是字符串部分。

因此這時會存在2份拷貝，常量池的部分被String類私有並管理，本身的那份按對象生命週期繼續使用。

返回字符串對象的規範化表示形式

一個初始值爲空的字符串池，它由類 String 私有地維護。

當調用 intern 方法時，若是池已經包含一個等於此 String 對象的字符串（該對象由 equals(Object) 方法肯定），則返回池中的字符串。不然，將此 String 對象添加到池中，而且返回此 String 對象的引用。