java虚拟机：运行时常量池

一、运行时常量池简介

运行时常量池（Runtime Constant Pool），它是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），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存放到常量池中。

运行时常量是相对于常量来说的，它具备一个重要特征是：动态性。当然，值相同的动态常量与我们通常说的常量只是来源不同，但是都是储存在池内同一块内存区域。Java语言并不要求常量一定只能在编译期产生，运行期间也可能产生新的常量，这些常量被放在运行时常量池中。这里所说的常量包括：基本类型包装类（包装类不管理浮点型，整形只会管理-128到127）和String（也可以通过String.intern()方法可以强制将String放入常量池）

二、 Class文件中的信息常量池

在Class文件结构中，最头的4个字节用于存储Megic 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类型的数据(constant_pool_count)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：

• 类和接口的全限定名
• 字段名称和描述符
• 方法名称和描述符

三、 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。

• 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。
• 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。

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。

四、 基本类型的包装类和常量池

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。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。 两种浮点数类型的包装类Float,Double并没有实现常量池技术。

1）Integer与常量池

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

解释：

• Integer i1=40；Java在编译的时候会直接将代码封装成Integer i1=Integer.valueOf(40);，从而使用常量池中的对象。
• Integer i1 = new Integer(40);这种情况下会创建新的对象。
• 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。

2）String与常量池－普通方法赋值

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

解释：

• "abcd"是在常量池中拿对象，new String("abcd")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。
• 连接表达式 +，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常量池中。
• 对于字符串变量的“+”连接表达式，它所产生的新对象都不会被加入字符串池中，其属于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。

3）String与常量池－静态方法赋值

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) {  
// 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");  
  }  
}

解释：

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。

4）String与常量池－intern方法

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

解释：

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。

5）String与常量池－延伸

String s1 = new String("xyz"); //创建了几个对象？

解释：

考虑类加载阶段和实际执行时。

• 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。
• 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。