淺析Java常量池

pluto_blog發表於2021-09-08

java中有幾種不同的常量池,以下的內容是對java中幾種常量池的介紹,其中最常見的就是字串常量池。

(1)class常量池

  Java中,Java類被編譯後就會形成一份class檔案;class檔案中除了包含類的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外,還有一項資訊就是常量池,用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用,每個class檔案都有一個class常量池

  其中字面量包括:1.文字字串 2.八種基本型別的值 3.被宣告為final的常量等;

  符號引用包括:1.類和方法的全限定名 2.欄位的名稱和描述符 3.方法的名稱和描述符。

 

(2)執行時常量池
  執行時常量池存在於記憶體中,也就是class常量池被載入到記憶體之後的版本,是方法區的一部分(JDK1.8 執行時常量池在元空間,元空間也是方法區的一種實現)。不同之處是:它的字面量可以動態的新增(String類的intern()),符號引用可以被解析為直接引用。

 

  JVM在執行某個類的時候,必須經過載入、連線、初始化,而連線又包括驗證、準備、解析三個階段。而當類載入到記憶體中後,jvm就會將class常量池中的內容存放到執行時常量池中,這裡所說的常量包括:基本型別包裝類(包裝類不管理浮點型,整形只會管理-128到127)和字串型別(即通過String.intern()方法可以強制將String放入常量池),執行時常量池是每個類私有的。在解析階段,會把符號引用替換為直接引用。

 

(3)基本型別包裝類常量池

  Java 基本型別的包裝類的大部分都實現了常量池技術。Byte,Short,Integer,Long 這 4 種包裝類預設建立了數值 [-128,127] 的相應型別的快取資料,Character建立了數值在[0,127]範圍的快取資料,Boolean直接返回True或False,如果超出對應範圍就會去建立新的物件。兩種浮點數型別的包裝類Float,Double並沒有實現常量池技術。

  Integer 快取原始碼:

/**

*此方法將始終快取-128 到 127(包括端點)範圍內的值,並可以快取此範圍之外的其他值。

*/

public static Integer valueOf(int i) {

    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)

      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

    return new Integer(i);

}

private static class IntegerCache {

    static final int low = -128;

    static final int high;

    static final Integer cache[];

}

  舉個例子:

    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));

  結果:

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

 

  解釋:1-4語句結果應該很顯然,因為Integer i1=40 這一行程式碼會發生裝箱,也就是說這行程式碼等價於 Integer i1=Integer.valueOf(40) ,Integer.valueOf() 方法基於減少物件建立次數和節省記憶體的考慮,快取了[-128,127]之間的數字,如果在此數字範圍內直接返回快取中的物件。在此之外,直接new出來,顯然40在常量池的快取[-128,127]範圍內;因此,i1 直接使用的是常量池中的物件。而Integer i1 = new Integer(40) 會直接建立新的物件;語句 i4 == i5 + i6,因為+這個操作符不適用於 Integer 物件,首先 i5 和 i6 進行自動拆箱操作,進行數值相加,即 i4 == 40。然後 Integer 物件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,所以結果為true。第六條語句同理。

 

額外說明:所有整型包裝類物件之間值的比較,全部使用 equals 方法比較

  對於Integer var = ?在-128至127之間的賦值,Integer物件是在 IntegerCache.cache產生,會複用已有物件,這個區間內的Integer值可以直接使用==進行判斷,但是這個區間之外的所有資料,都會在堆上產生,並不會複用已有物件,推薦使用equals方法進行判斷。

 

(4)字串常量池

  在JDK1.6及之前版本,字串常量池存放在方法區中的,在JDK1.7版本以後,字串常量池被移到了堆中了。

  HotSpot VM裡,記錄interned string的一個全域性表叫做StringTable,它本質上就是個HashSet<String>;這個StringTable在每個HotSpot VM的例項只有一份,被所有的類共享。

  注意:它只儲存對java.lang.String例項的引用,而不儲存String物件的內容

字串常量池和上面的基本型別包裝類常量池有些不同,字串常量池中沒有事先快取一些資料,而是如果要建立的字串在常量池記憶體在就返回物件的引用,如果不存在就建立一個放在常量池中;

在Java中,有兩種建立字串物件的方法,一種是字面量直接建立,另一種是new一個String物件,這兩種方法建立字串物件的過程會不一樣;

 

(1)String str = "abc";

(2)String str = new String("abc");

 

如果是第一種方式建立物件,因為是字面量直接建立,所以在編譯的時候是確定的,如果該字串不在常量池中會將該字串放入常量池中並返回字串物件的引用,如果在常量池中直接返回字串物件的引用,如果是第二種方式建立物件,因為要建立String型別的物件,String物件是在執行時才載入到記憶體的堆中的,屬於執行時建立,所以要先在堆中建立一個String物件,再去常量池中尋找是否有相同的字串,如果有就返回堆中Sring物件的引用,如果沒有則在將該字串加入常量池中。

舉個例子:

比較下列兩種建立字串的方法:

 

String str1 = new String("abc");
String str2 = "abc";
答案:第一種是用new()來新建物件的,它會在存放於堆中。每呼叫一次就會建立一個新的物件。 執行時期建立 。

第二種是先在棧中建立一個對String類的物件引用變數str2,然後通過符號引用去字串常量池裡找有沒有”abc”,如果沒有,則將”abc”存放進字串常量池,並令str2指向”abc”,如果已經有”abc” 則直接令str2指向“abc”。“abc”存於常量池在 編譯期間完成 。

 

String s = new String("abc")
這條語句建立了幾個物件?

答案:共2個。第一個物件是”abc”字串儲存在常量池中,第二個物件在Java Heap中的 String 物件。這裡不要混淆了s是放在棧裡面的指向了Heap堆中的String物件。

 

String s1 = new String("s1") ;
String s1 = new String("s1") ;
上面一共建立了幾個物件?

答案:3個 ,編譯期常量池中建立1個,執行期堆中建立2個.(用new建立的每new一次就在堆上建立一個物件,用引號建立的如果在常量池中已有就直接指向,不用建立)

 

 

 

 

 

 

 

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