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Java常量池理解与总结

技术杂谈 勤劳的小蚂蚁 3个月前 (01-23) 79次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

一.相关概念

1.1 什么是常量

用final修饰的成员变量表示常量,值一旦给定就无法改变!
final修饰的变量有三种:静态变量、实例变量和局部变量,分别表示三种类型的常量。

1.2 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(constantpoolcount)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:
  1. 和接口的全限定名
  2. 字段名称和描述符
  3. 方法名称和描述符

1.3 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

1.4 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。简单来说,使用常量池主要带来了如下两个好处:
(1)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。 (2)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。

1.5 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。

二.8种基本类型的包装类和常量池

1) java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术,即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean;
  1. Integer i1 =40;
  2. Integer i2 =40;
  3. 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。
  1. //Integer 缓存代码 :
  2. publicstaticInteger valueOf(int i){
  3.        assertIntegerCache.high >=127;
  4.        if(i >=IntegerCache.low && i <=IntegerCache.high)
  5.            returnIntegerCache.cache[i +(-IntegerCache.low)];
  6.        returnnewInteger(i);
  7.    }
  1. Integer i1 =400;
  2.  Integer i2 =400;
  3.  System.out.println(i1==i2);//输出false
2) 两种浮点数类型的包装类Float,Double并没有实现常量池技术。
  1.   Double i1=1.2;
  2.   Double i2=1.2;
  3.   System.out.println(i1==i2);//输出false
3) 应用常量池的场景
(1) Integeri1=40Java在编译的时候会直接将代码封装成 Integeri1=Integer.valueOf(40);,从而使用常量池中的对象。
(2) Integeri1=newInteger(40);这种情况下会创建新的对象。·
4) Integer比较更丰富的一个例子
  1.  Integer i1 =40;
  2.  Integer i2 =40;
  3.  Integer i3 =0;
  4.  Integer i4 =newInteger(40);
  5.  Integer i5 =newInteger(40);
  6.  Integer i6 =newInteger(0);
  7.  System.out.println("i1=i2   "+(i1 == i2));
  8.  System.out.println("i1=i2+i3   "+(i1 == i2 + i3));
  9.  System.out.println("i1=i4   "+(i1 == i4));
  10.  System.out.println("i4=i5   "+(i4 == i5));
  11.  System.out.println("i4=i5+i6   "+(i4 == i5 + i6));  
  12.  System.out.println("40=i5+i6   "+(40== i5 + i6));
结果:
  1. i1=i2   true
  2. i1=i2+i3   true
  3. i1=i4   false
  4. i4=i5   false
  5. i4=i5+i6   true
  6. 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。 《Java中的自动装箱与拆箱》:https://droidyue.com/blog/2015/04/07/autoboxing-and-autounboxing-in-java/

三.String类和常量池

3.1 String对象创建方式

  1.     String str1 ="abcd";//在常量池中拿对象
  2.     String str2 =newString("abcd");//直接在堆内存空间创建一个新的对象
  3.     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。

3.2 连接表达式 +

(1)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。
(2)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。
  1.  String str1 ="str";
  2.  String str2 ="ing";
  3.  String str3 ="str"+"ing";
  4.  String str4 = str1 + str2;
  5.  System.out.println(str3 == str4);//false
  6.  String str5 ="string";
  7.  System.out.println(str3 == str5);//true
《java基础:字符串的拼接》:https://www.jianshu.com/p/88aa19fc21c6
特例1:
  1. publicstaticfinalString A ="ab";// 常量A
  2. publicstaticfinalString B ="cd";// 常量B
  3. publicstaticvoid main(String[] args){
  4.     String s = A + B;  // 将两个常量用+连接对s进行初始化
  5.     String t ="abcd";  
  6.    if(s == t){  
  7.         System.out.println("s等于t,它们是同一个对象");  
  8.     }else{  
  9.         System.out.println("s不等于t,它们不是同一个对象");  
  10.     }  
  11. }
运行结果:
  1. 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:
  1. publicstaticfinalString A;// 常量A
  2. publicstaticfinalString B;    // 常量B
  3. static{  
  4.     A ="ab";  
  5.     B ="cd";  
  6. }  
  7. publicstaticvoid main(String[] args){  
  8.    // 将两个常量用+连接对s进行初始化  
  9.     String s = A + B;  
  10.     String t ="abcd";  
  11.    if(s == t){  
  12.         System.out.println("s等于t,它们是同一个对象");  
  13.     }else{  
  14.         System.out.println("s不等于t,它们不是同一个对象");  
  15.     }  
  16. }
运行结果:
  1. 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。

3.3 Strings1=newString("xyz"); 创建了几个对象?

考虑类加载阶段和实际执行时。
(1)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。
(2)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。

3.4 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。
  1. publicstaticvoid main(String[] args){    
  2.      String s1 =newString("计算机");
  3.      String s2 = s1.intern();
  4.      String s3 ="计算机";
  5.      System.out.println("s1 == s2? "+(s1 == s2));
  6.      System.out.println("s3 == s2? "+(s3 == s2));
  7.  }
运行结果:
  1. s1 == s2?false
  2. s3 == s2?true

3.5 字符串比较更丰富的一个例子

新建一个包并在这个包中新建一个Other.java类
  1. package other;
  2. publicclassOther{
  3.    publicstaticString hello ="Hello";
  4. }
然后再新建一个包再在该包中新建一个Tsest.java测试类:
  1. package string;
  2. publicclassTest{
  3.     publicstaticvoid main(String[] args){  
  4.          String hello ="Hello", lo ="lo";
  5.          System.out.println((hello =="Hello")+" ");
  6.          System.out.println((Other.hello == hello)+" ");
  7.          System.out.println((other.Other.hello == hello)+" ");
  8.          System.out.println((hello ==("Hel"+"lo"))+" ");
  9.          System.out.println((hello ==("Hel"+lo))+" ");
  10.          System.out.println(hello ==("Hel"+lo).intern());
  11.     }  
  12.    }
  13. classOther{staticString hello ="Hello";}
运行结果:
  1. true//在同包同类下,引用自同一String对象.
  2. true//在同包不同类下,引用自同一String对象.
  3. true  //在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.
  4. true  //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.
  5. false//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.
  6. true//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。

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