Java常量池理解与总结

灰太狼 2022-07-15 15:23 172阅读 0赞

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#### 一.相关概念 ####

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1.  **什么是常量**  
    用final修饰的成员变量表示常量，值一旦给定就无法改变！  
    final修饰的变量有三种：静态变量、实例变量和局部变量，分别表示三种类型的常量。
2.  **Class文件中的常量池**  
    在Class文件结构中，最头的4个字节用于存储魔数Magic 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
3.  **方法区中的运行时常量池**  
    运行时常量池是方法区的一部分。  
    CLass文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，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进入方法区的运行时常量池中存放。  
    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。
4.  **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：常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。  
    （2）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。
5.  **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。

#### 二.8种基本类型的包装类和常量池 ####

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1.  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；
    
        Integer i1 = 40;
        Integer i2 = 40;
        System.out.println(i1==i2);//输出TRUE
    
    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。
    
        //Integer 缓存代码 ：
        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);//输出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 i1=1.2;
        Double i2=1.2;
        System.out.println(i1==i2);//输出false
3.  **应用常量池的场景**  
    (1)`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。  
    (2)`Integer i1 = new Integer(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);//输出false
4.  **Integer比较更丰富的一个例子**
    
        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));
    
        i1=i2   true
        i1=i2+i3   true
        i1=i4   false
        i4=i5   false
        i4=i5+i6   true
        40=i5+i6   true
    
    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。  
    [Java中的自动装箱与拆箱][Java]

#### 三.String类和常量池 ####

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1.  **String对象创建方式**
    
        String str1 = "abcd";
          String str2 = new String("abcd");
          System.out.println(str1==str2);//false
    
    这两种不同的创建方法是有差别的，第一种方式是在常量池中拿对象，第二种方式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。**
2.  **连接表达式 +**  
    （1）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字符串池中。  
    （2）对于所有包含new方式新建对象（包括null）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。
    
        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
    
    [java基础：字符串的拼接][java]
    
     *  特例1
        
            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";
     *  特例2
        
            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.  `String s1 = new String("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
5.  **字符串比较更丰富的一个例子**
    
        public class Test {
        public static void main(String[] args) {   
           String hello = "Hello", lo = "lo";
           System.out.println((hello == "Hello") + " ");
           System.out.println((Other.hello == hello) + " ");
           System.out.println((other.Other.hello == hello) + " ");
           System.out.println((hello == ("Hel"+"lo")) + " ");
           System.out.println((hello == ("Hel"+lo)) + " ");
           System.out.println(hello == ("Hel"+lo).intern());
        }   
        }
        class Other { static String hello = "Hello"; }
        package other;
        public class Other { public static String hello = "Hello"; }
    
        true true true true false true
    
    在同包同类下,引用自同一String对象.  
    在同包不同类下,引用自同一String对象.  
    在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.  
    在编译成.class时能够识别为同一字符串的,自动优化成常量,引用自同一String对象.  
    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.

文／梦工厂（简书作者）  
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[Java]: http://droidyue.com/blog/2015/04/07/autoboxing-and-autounboxing-in-java/
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