Java常量池解析與字串intern簡介

在Java應用程式執行時，Java虛擬機器會儲存一份內部的執行時常量池，它區別於class檔案的常量池，是class檔案常量池對映到虛擬機器中的資料結構。 關於class檔案常量池的部分可以參考之前的博文例項探索Class檔案。

1.CONSTANT_Class入口解析

陣列類的符號解析較為特殊。若是基本型別陣列，那麼虛擬機器將建立該基本型別的新陣列類，並建立一個Class例項來代表該型別，陣列類的定義類載入器為 啟動類載入器。若是引用型別的陣列，那麼在此之前還會進行引用型別的解析，陣列類的定義類載入器為引用型別的定義類載入器。

非陣列類和介面的的解析將經歷以下步驟：

(1).載入該型別和其所有的超型別

如果該型別在此之前已經裝載到了虛擬機器的當前名稱空間，那麼直接使用已經被裝載的型別即可，否則由引用的發起類的初始類載入器進行載入。對目標型別的超類的載入必然是在對當前型別載入完的基礎上進行的，因為只有載入完當前型別，才能從class檔案的super_class域找到其直接超類的符號引用，再遞迴進行解析和載入，直至java.lang.Object類。而在遞迴返回的過程中，會檢查interfaces域以檢視實現或擴充套件了哪些介面，並再次遞迴遍歷對介面的符號引用。

(2).檢查訪問許可權

隨後是對目標型別的連線和初始化，這樣才可以正常使用該型別。前面提到，對目標型別的初始化需要其所有超類都必須進行初始化(超介面不是必須的)，並且，由於已經對其超類進行了載入，所以不必再依賴於自該類向Object類的解析順序，而是從Object類向該類進行初始化。型別的連線和初始化步驟如下：

(3).型別校驗

(4).型別準備

(5).型別解析(可推遲)

注意該過程是對被引用型別及其超類的符號引用的解析，因為對於被引用型別的某些符號引用不會立刻用到，故該步驟之前是嚴格意義上屬於發起引用的型別的符號 解析的過程。只有在主動使用被引用型別的這些符號引用所指向的型別時，才會對這些符號引用進行解析，對其所指向的型別進行裝載、連線和初始化。

(6).型別初始化

2.CONSTANT_Fieldref入口解析

由於一個型別不會含有其超型別所定義的欄位，所以對目標欄位的搜尋將會從欄位所 指向的型別開始，從該型別開始搜尋，再遞迴搜尋其所實現或擴充套件的介面，再遞迴搜尋其超類，直至找到目標欄位，並會將執行時常量池的該欄位入口標記為已解 析，並在該常量池的資料上改為對這個欄位的直接引用。

3.CONSTANT_Methodref入口解析

與欄位的搜尋類似但有所不同，其搜尋順序將從該型別開始，再遞迴搜尋其超類，在遞迴搜尋其所實現或擴充套件的介面。

4.CONSTANT_InterfaceMethodRef入口解析

對介面方法的搜尋就是從被解析的介面開始，向其超介面遞迴搜尋。

5.CONSTANT_String入口解析

Java虛擬機器會將字串處理為一個字串物件加以維護，而虛擬機器所維護的就是一張 字串池，它包含所有被”拘留”的字串物件的引用。對CONSTANT_String常量池的解析首先就要檢視字串池中該字串物件的引用是否存在， 如果存在則直接把常量池資料解析為該字串物件的引用，若不存在，那麼就需要根據這個字串序列建立一個字串物件，並將其引用加入到字串池中，並將常 量池資料解析為該引用。

也可以使用String物件的intern物件來拘留一個字串(注意並非字串物件)，若該字串池中存在對該字 符串序列的物件的引用，那麼直接返回該引用即可，否則，將會拘留該字串，但注意拘留返回的字串物件引用將不會指向原String物件，因為原 String物件位於Java堆，而字串池的物件是虛擬機器所建立的，由虛擬機器所維護。

package com.ice.intern;

public class InternTest {

    public static void main(String args[]){
        String a = new String("123");
        String b = a;
        String c = new String("123");;

        System.out.println("before intern:");
        System.out.println("a = b ? :" + (a == b));
        System.out.println("a = c ? :" + (a == c));

        a = a.intern();
        c = c.intern();

        System.out.println("after intern:");
        System.out.println("a = b ? :" + (a == b));
        System.out.println("a = c ? :" + (a == c));
    }

}

結果如下：

(6).其他型別(資料基本型別)入口解析

直接使用常量池所包含的常量值即可

6.直接引用

常量池解析最終將符號引用替換成為直接引用。指向型別、類變數和類方法的直接引用可能為在方法區的指標。而指向例項變數和例項方法的直接引用是從物件映像的開始到該例項變數或方法表的偏移。

例項變數的組織方式為：從Object類開始到該例項的型別，將類中宣告的例項變數按在class檔案中出現的順序依次放在物件映像中。
例項方法的組織方式較為類似：從Object類開始到該例項的型別，將類中宣告的例項方法指標按在class檔案中出現的順序依次放在物件映像中。但對於重寫的方法將出現在超類對應的位置(該方法第一次出現的位置)。

但是訪問介面方法就不能簡單地通過方法表的偏移量來進行訪問，而必須搜尋物件的類的方法表來找到該方法。

比如Factory介面分別由A和B來實現其produce()方法，但由於A和B不能保證由同一個實現了Factory介面的超類派生，即有著同樣的produce()方法偏移，那麼就無法通過方法表的偏移來訪問Factory的produce()方法。

7.裝載約束

對於一個型別指向另一個型別的符號引用，如果引用的型別和被引用型別並非由同一個初始載入器載入(可能通過使用者自定 義ClassLoader來實現)，那麼虛擬機器就必須確保被引用型別在不同的名稱空間中保持一致。這樣就通過自定義ClassLoader來載入不受信類 型後，就不會發生解析對被引用型別的符號引用時，把受信的型別當做已經被解析過的不受信型別(因為對方法的符號引用只有許可權定名和描述符，並不會也無法得 知其初始類載入器)，從而呼叫了不受信型別的方法訪問受信型別的受保護成員。