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你真的了解Java常量池吗?

技术杂谈 勤劳的小蚂蚁 3个月前 (01-23) 70次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码


什么是常量池


常量池在java用于保存在编译期已确定的,已编译的class文件中的一份数据。

它包括了关于类,方法,接口等中的常量,也包括字符串常量,如String s = “java”这种申明方式。

当然也可扩充,执行器产生的常量也会放入常量池,故认为常量池是JVM的一块特殊的内存空间。

Class文件中的常量池


在Class文件结构中,最头的4个字节用于存储魔数Magic Number,用于确定一个文件是否能被JVM接受,再接着4个字节用于存储版本号,前2个字节存储次版本号,后2个存储主版本号。

再接着是用于存放常量的常量池,由于常量的数量是不固定的,所以常量池的入口放置一个U2类型的数据(constant_pool_count)存储常量池容量计数值。

常量池主要用于存放两大类常量:字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References),字面量相当于Java语言层面常量的概念

如文本字符串,声明为final的常量值等,符号引用则属于编译原理方面的概念,包括了如下三种类型的常量:

  • 类和接口的全限定名
  • 字段名称和描述符
  • 方法名称和描述符



方法区中的运行时常量池


运行时常量池是方法区的一部分。

CLass文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

运行时常量池相对于CLass文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置入CLass文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池。

运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的就是String类的intern()方法。

常量池的好处


常量池是为了避免频繁的创建和销毁对象而影响系统性能,其实现了对象的共享。

例如字符串常量池,在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个常量池中。

  • 节省内存空间:常量池中所有相同的字符串常量被合并,只占用一个空间。
  • 节省运行时间:比较字符串时,==比equals()快。对于两个引用变量,只用==判断引用是否相等,也就可以判断实际值是否相等。

双等号==的含义


基本数据类型之间应用双等号,比较的是他们的数值。

复合数据类型(类)之间应用双等号,比较的是他们在内存中的存放地址。



8种基本类型的包装类和常量池

java中基本类型的包装类的大部分都差不多都已经实现了关于常量池技术,即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean;

Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
System.out.println(i1==i2);//输出TRUE


这5种包装类默认创建了数值[-128,127]的相应类型的缓存数据,但是超出此范围仍然会去创建新的对象。

//Integer 缓存代码 :
public static Integer valueOf(int i) {
     assert IntegerCache.high >= 127;
     if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
         return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
     return new Integer(i);
}

Integer i1 = 400;
Integer i2 = 400;
System.out.println(i1==i2);//输出false


两种浮点数类型的包装类Float,Double并没有实现常量池技术

Double i1=1.2;
Double i2=1.2;
System.out.println(i1==i2);//输出false


应用常量池的场景


  • Integer i1=40;Java在编译的时候会直接将代码封装成Integer i1=Integer.valueOf(40);,从而使用常量池中的对象。

  • Integer i1 = new Integer(40);这种情况下会创建新的对象。

Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2);//输出false


Integer比较更丰富的一个例子

Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Integer i3 = 0;
Integer i4 = new Integer(40);
Integer i5 = new Integer(40);
Integer i6 = new Integer(0);

System.out.println(“i1=i2   ” + (i1 == i2));
System.out.println(“i1=i2+i3   ” + (i1 == i2 + i3));
System.out.println(“i1=i4   ” + (i1 == i4));
System.out.println(“i4=i5   ” + (i4 == i5));
System.out.println(“i4=i5+i6   ” + (i4 == i5 + i6));  
System.out.println(“40=i5+i6   ” + (40 == i5 + i6));

i1=i2   true
i1=i2+i3   true
i1=i4   false
i4=i5   false
i4=i5+i6   true
40=i5+i6   true


解释:语句i4 == i5 + i6,因为+这个操作符不适用于Integer对象,首先i5和i6进行自动拆箱操作,进行数值相加,即i4 == 40。

然后Integer对象无法与数值进行直接比较,所以i4自动拆箱转为int值40,最终这条语句转为40 == 40进行数值比较。



String类和常量池

String对象创建方式


String str1 = “abcd”;
String str2 = new String(“abcd”);
System.out.println(str1==str2);//false


这两种不同的创建方法是有差别的,第一种方式是在常量池中拿对象,第二种方式是直接在堆内存空间创建一个新的对象。

只要使用new方法,便需要创建新的对象。

连接表达式 +


  • 只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。

  • 对于所有包含new方式新建对象(包括null)的“+”连接表达式,它所产生的新对象都不会被加入字符串池中。

String str1 = “str”;
String str2 = “ing”;

String str3 = “str” + “ing”;
String str4 = str1 + str2;
System.out.println(str3 == str4);//false

String str5 = “string”;
System.out.println(str3 == str5);//true


特例1

public static final String A = “ab”; // 常量
Apublic static final String B = “cd”; // 常量
Bpublic static void main(String[] args) {
String s = A + B;  // 将两个常量用+连接对s进行初始化 
String t = “abcd”;  
if (s == t) {  
   System.out.println(“s等于t,它们是同一个对象”);  
} else {  
   System.out.println(“s不等于t,它们不是同一个对象”);  
}  
}
s等于t,它们是同一个对象


A和B都是常量,值是固定的,因此s的值也是固定的,它在类被编译时就已经确定了。也就是说:String s=A+B; 等同于:String s=”ab”+”cd”;

特例2

public static final String A; // 常量
Apublic static final String B;    // 常量
Bstatic {  
A = “ab”;  
B = “cd”;  
}  
public static void main(String[] args) {  
// 将两个常量用+连接对s进行初始化   
String s = A + B;  
String t = “abcd”;  
if (s == t) {  
   System.out.println(“s等于t,它们是同一个对象”);  
} else {  
   System.out.println(“s不等于t,它们不是同一个对象”);  
}  
}
s不等于t,它们不是同一个对象


A和B虽然被定义为常量,但是它们都没有马上被赋值。在运算出s的值之前,他们何时被赋值,以及被赋予什么样的值,都是个变数。

因此A和B在被赋值之前,性质类似于一个变量。那么s就不能在编译期被确定,而只能在运行时被创建了。



String s1 = new String(“xyz”); 创建了几个对象?


考虑类加载阶段和实际执行时。

  • 类加载对一个类只会进行一次。”xyz”在类加载时就已经创建并驻留了(如果该类被加载之前已经有”xyz”字符串被驻留过则不需要重复创建用于驻留的”xyz”实例)。驻留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的。

  • 在这段代码后续被运行的时候,”xyz”字面量对应的String实例已经固定了,不会再被重复创建。所以这段代码将常量池中的对象复制一份放到heap中,并且把heap中的这个对象的引用交给s1 持有。
    这条语句创建了2个对象。

java.lang.String.intern()


运行时常量池相对于CLass文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生。

也就是并非预置入CLass文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的就是String类的intern()方法。

String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有则返回该字符串的引用,如果没有则添加自己的字符串进入常量池。

public static void main(String[] args) {    
  String s1 = new String(“计算机”);   String s2 = s1.intern();   String s3 = “计算机”;
  System.out.println(“s1 == s2? ” + (s1 == s2));
  System.out.println(“s3 == s2? ” + (s3 == s2));
}s1 == s2? falses

3 == s2? true


字符串比较更丰富的一个例子


public class Test {public static void main(String[] args) {  
  String hello = “Hello”, lo = “lo”;
  System.out.println((hello == “Hello”) + ” “);
  System.out.println((Other.hello == hello) + ” “);
  System.out.println((other.Other.hello == hello) + ” “);
  System.out.println((hello == (“Hel”+”lo”)) + ” “);
  System.out.println((hello == (“Hel”+lo)) + ” “);
  System.out.println(hello == (“Hel”+lo).intern());
}  
}class Other { static String hello = “Hello”; }
package other;public class Other { public static String hello = “Hello”; }

true true true true false true


在同包同类下,引用自同一String对象.

在同包不同类下,引用自同一String对象.

在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.

在编译成.class时能够识别为同一字符串的,自动优化成常量,引用自同一String对象.

在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象.


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