java虛擬機：運行時常量池

一、運行時常量池簡介

運行時常量池（Runtime Constant Pool），它是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載后存放到常量池中。

運行時常量是相對於常量來說的，它具備一個重要特征是：動態性。當然，值相同的動態常量與我們通常說的常量只是來源不同，但是都是儲存在池內同一塊內存區域。Java語言並不要求常量一定只能在編譯期產生，運行期間也可能產生新的常量，這些常量被放在運行時常量池中。這里所說的常量包括：基本類型包裝類（包裝類不管理浮點型，整形只會管理-128到127）和String（也可以通過String.intern()方法可以強制將String放入常量池）

二、 Class文件中的信息常量池

在Class文件結構中，最頭的4個字節用於存儲Megic Number，用於確定一個文件是否能被JVM接受，再接着4個字節用於存儲版本號，前2個字節存儲次版本號，后2個存儲主版本號，再接着是用於存放常量的常量池，由於常量的數量是不固定的，所以常量池的入口放置一個U2類型的數據(constant_pool_count)存儲常量池容量計數值。

常量池主要用於存放兩大類常量：字面量(Literal)和符號引用量(Symbolic References)，字面量相當於Java語言層面常量的概念，如文本字符串，聲明為final的常量值等，符號引用則屬於編譯原理方面的概念，包括了如下三種類型的常量：

• 類和接口的全限定名
• 字段名稱和描述符
• 方法名稱和描述符

三、 常量池的好處

常量池是為了避免頻繁的創建和銷毀對象而影響系統性能，其實現了對象的共享。例如字符串常量池，在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個常量池中。

• 節省內存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合並，只占用一個空間。
• 節省運行時間：比較字符串時，==比equals()快。對於兩個引用變量，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實際值是否相等。

雙等號==的含義

• 基本數據類型之間應用雙等號，比較的是他們的數值。
• 復合數據類型(類)之間應用雙等號，比較的是他們在內存中的存放地址。

四、 基本類型的包裝類和常量池

java中基本類型的包裝類的大部分都實現了常量池技術，即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean。這5種包裝類默認創建了數值[-128，127]的相應類型的緩存數據，但是超出此范圍仍然會去創建新的對象。 兩種浮點數類型的包裝類Float,Double並沒有實現常量池技術。

1）Integer與常量池

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

解釋：

• Integer i1=40；Java在編譯的時候會直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);，從而使用常量池中的對象。
• Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會創建新的對象。
• 語句i4 == i5 + i6，因為+這個操作符不適用於Integer對象，首先i5和i6進行自動拆箱操作，進行數值相加，即i4 == 40。然后Integer對象無法與數值進行直接比較，所以i4自動拆箱轉為int值40，最終這條語句轉為40 == 40進行數值比較。

2）String與常量池－普通方法賦值

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

String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
System.out.println("string" == "str" + "ing");// true
System.out.println(str3 == str4);//false

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

解釋：

• "abcd"是在常量池中拿對象，new String("abcd")是直接在堆內存空間創建一個新的對象。只要使用new方法，便需要創建新的對象。
• 連接表達式 +，只有使用引號包含文本的方式創建的String對象之間使用“+”連接產生的新對象才會被加入常量池中。
• 對於字符串變量的“+”連接表達式，它所產生的新對象都不會被加入字符串池中，其屬於在運行時創建的字符串，具有獨立的內存地址,所以不引用自同一String對象。

3）String與常量池－靜態方法賦值

public static final String A; // 常量A
public static final String B;    // 常量B
static {  
   A = "ab";  
   B = "cd";  
}  
public static void main(String[] args) {  
// 將兩個常量用+連接對s進行初始化  
String s = A + B;  
String t = "abcd";  
if (s == t) {  
    System.out.println("s等於t，它們是同一個對象");  
  } else {  
    System.out.println("s不等於t，它們不是同一個對象");  
  }  
}

解釋：

s不等於t，它們不是同一個對象。A和B雖然被定義為常量，但是它們都沒有馬上被賦值。在運算出s的值之前，他們何時被賦值，以及被賦予什么樣的值，都是個變數。因此A和B在被賦值之前，性質類似於一個變量。那么s就不能在編譯期被確定，而只能在運行時被創建了。

4）String與常量池－intern方法

public static void main(String[] args) {
　　String s1 = new String("計算機");
　　String s2 = s1.intern();
　　String s3 = "計算機";
　　System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
　　System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
}

s1 == s2? false
s3 == s2? true

解釋：

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,如果有則返回該字符串的引用,如果沒有則添加自己的字符串進入常量池。

5）String與常量池－延伸

String s1 = new String("xyz"); //創建了幾個對象？

解釋：

考慮類加載階段和實際執行時。

• 類加載對一個類只會進行一次。”xyz”在類加載時就已經創建並駐留了（如果該類被加載之前已經有”xyz”字符串被駐留過則不需要重復創建用於駐留的”xyz”實例）。駐留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的。
• 在這段代碼后續被運行的時候，”xyz”字面量對應的String實例已經固定了，不會再被重復創建。所以這段代碼將常量池中的對象復制一份放到heap中，並且把heap中的這個對象的引用交給s1 持有。

這條語句創建了2個對象。