深入探索Java常量池

作者：袖梨 2022-06-29

Java的常量池通常分为两种：静态常量池和运行时常量池

静态常量池：class文件中的常量池，class文件中的常量池包括了字符串(数字)字面值，类和方法的信息，占用了class文件的大部分空间。

运行时常量池：JVM在完成加载类之后将class文件中常量池载入到内存中，并保存在方法区中。平时我们所讲的常量池就是指方法区中的运行时常量池。其相对于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。

程序计数器：是程序执行的流水线，指示下一条该执行哪条命令。

本地方法栈：JVM调用操作系统方法使用的栈。

虚拟机栈：JVM执行java代码所使用的栈

虚拟机堆：存放对象的地方，在java程序中new出来的对象都存放在堆中。

方法区：存放了常量、类信息、静态变量，可以理解为class文件在内存中存放的位置。

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。

1.节省内存空间：常量池中的所有字面值相同的字符串常量合并，只占用一个空间

2.节省运行时间：在进行字符串比较时，==比equals()要快。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。

==对于基本数据类型和对象代表的含义是不同的。

对于基本数据类型：==比较的是基本数据类型的数值对于对象：==比较的是对象在内存中的内存地址

8种基本数据类型的包装类和常量池

Java中基本数据类型的包装类大部分都实现了常量池技术，即Byte，Short，Integer，Long，Character，Boolean。

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

Byte，Short，Integer，Long，Character这5种包装类默认创建了[-128,127]的对应类型的缓存数据存放到常量池中，超过此范围仍然会创建新的对象。

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);//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

Double d1 = 2.5;
Double d2 = 2.5;
 
System.out.println(d1==d2);//false

3.应用常量池的场景

（1）.Integeri1=40;因为Integer是基本数据类型int的包装类，是一个对象，所以Java在编译的时候会执行自动装箱操作直接将代码封装成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

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

这种情况new Integer 不会执行自动装箱引用常量池中的已有常量，而是会直接在堆中生成一个新对象。

4.Integer详解

Integer i1 = 40;
    Integer i2 = 40;
    Integer i3 = 0;
    Integer i4 = new Integer(40);
    Integer i5 = new Integer(40);
    Integer i6 = new Integer(0);
    Integer i7 = 128;
    Integer i8 = 128;
 
    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));
    System.out.println("i7=i8  " + (i7 == i8));

i1=i2  true
i1=i2+i3  true
i1=i4  false
i4=i5  false
i4=i5+i6  true
40=i5+i6  true
i7=i8  false

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

1.String对象创建方式

String s1 = "abdcd";
String s2 = new String("abcd");
System.out.println(s1==s2);//false

这两种不同的创建方式是有差别的，第一种是在常量池中拿对象，第二种是在堆内存空间中创建新的对象。

只要使用new就会在堆中创建新对象。

2.连接表达式+

(1).只有使用“”包含文本的方式创建的String对象之间采用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串常量池中。

(2).对于其他形式比如两个对象引用直接通过“+”连接或者通过new方式创建的对象连接，所产生的新对象并不会加入字符串常量池中。

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

public static final String A = "ab"; // 常量A
public static final String B = "cd"; // 常量B
public 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”;

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) {  
// 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。

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。

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。

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? false
s3 == s2? true

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