java常量池

2022-09-15

Class常量池

Class常量池可以理解为class文件中的资源仓库，class 文件中除了包含类信息，方法，字段，接口信息之外还有常量池信息，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

如下:

常量池主要包含两大类常量: 字面量和符号引用。

字面量

字面量就是有字符串和数字等构成的常量。

字面量只能以右值出现，int a = 1, a 是左值，1 是右值

int a =1;
int b =2;
String c= "abc"；
String d= "abc"；

1 2 “abc” 都是常量

符号引用

符号引用是编译原理中概念，是相对于直接引用来说的，主要包括一三类常量:

类和接口的全限定名
字段的名称和描述符
方法的名称和描述符

上面的 a b就是字段名，是符号引用。还有包名+类名组成的类的全限定名，方法名，以及() 都是符号引用

运行常量池

存在class 文件的常量都是静态信息，只有到运行时被加载到内存中，这些符号才有具体的内存地址，这些常量一旦被加载内存中，就变成运行常量池，对应的符号引用在程序运行时，会被加载到内存区域的代码直接引用，也就我们说的动态链接，例如： compute() 这个符号引用在运行时就会被转化成compute()方法具体代码在内存中的地址，

字符串常量池

在内存中专门存放字符串字面量的区域称作字符串常量池，那么除了把对象放入堆中之外。还需要独立的区域存放字符串字面量呢？

主要是为了性能：

字符串的分配和其他对象分配一样，耗费高昂的时间与空间代价，作为最基础的数据类型，需要大量频繁的创建，极大影响了程序的性能

JVM 为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候进行了一些优化：

为字符串开辟一个字符串常量池，类似于缓存
创建字符串常量时，首先查询字符串常量池是否已经存在
若存在该字符串，直接返回引用示例，不存在，实例化该字符串并放入池中

什么时候会把字符串常量放入常量池

直接赋值字符串

String s = "hello"；

这种方式创建的字符串只会在常量池中，不会在堆中额外创建一个对象

当再次创建字符串 String s1 = "hello" 时，先去常量池中通过 equals(key) 方法判断是否有相同的对象，如果有直接返回对象在常量池的引用。如果没有会在常量池新新建对象，再返回引用

所以有如下结果:

String s = "hello"；
String s1 = "hello"；
System.out.println( s == 1) // true. s 和 s1 地址一样

new String()

String s = new String("hello");

这中方式创建字符串会保证常量池中和堆中都有这个对象，最后返回堆中的地址:

intern 方法

String s = new String("hello")；
String s1 = s.intern();
System.out.println(s == s1) // false

String intern 方法是一个 native 方法，如果池中已经包含一个等于此 String 对象的字符串，则返回池中的字符串，否则将intern 返回的引用指向当前字符串（在 jdk 1.6 中，需要将s1字符串复制到常量池中）

在第一种情况，String s = "hello" 会将 hello 放入常量池中，第二种情况 String s = new String("hello") 也会将 hello 放入常量池中，那么什么情况下常量池会没有我们要取的字符串呢？

常量池存放的一定是不可变的字面量, 无论是 String s = "hello" 还是 String s = new String("hello") 都有一个明确的字面量: hello 如果是下面这种情况:

String s = new String("hello") + new String("World")
String s1 = "helloWorld"；
System.out.println(s == s1) // false
System.out.println(s == s.intern()) // true

常量池中有 hello 和 World 但是没有 helloWorld，因为在代码中没有明确的helloWorld字面量，所以 s != s1, 常量池中没有 helloWorld 字面量，所以 s.intern() 返回的是堆中的地址，故而 s == s.intern()

再看下面一种情况:

String s = "hello" + "World"；
String s1 = "helloWorld"； 
System.out.println(s == s1) // true

代码中也没有明确的helloWorld 字面量，为什么 s == s1 呢，因为 hello 和 World 都是不可变的字面量，而不是一个引用，在 String s = "hello" + "World" 时，编译器可以优化成 s = "helloWorld" ，所以 s == s1 ，那为什么 String s = new String("hello") + new String("World") 不会被编译器优化呢？因为 new String("hello") 是一个对象，返回的是引用，而不是一个不会变化的字面量，后面这个引用地址可能会指向其他的对象，优化后可能会出现错误。同理：

String s = "hello";
String s1 = "World"；
String s2 = s + s1; // 不会编译器优化成 "helloWorld"
String s3 = "helloWorld";
System.out.println(s3 == s2); // false

但是被 final 修饰的变量可以被优化，因为它不会发生变化了：

final String s = "hello"; // s 不会再被重新赋值
final String s1 = "World"；
String s2 = s + s1; // 编译器优化成 "helloWorld"
String s3 = "helloWorld";
System.out.println(s3 == s2); // true

再看下面一种情况：

final String s = getHello(); // s 虽然不能再被重新赋值，但getHello() 方法返回的值可能会改变
final String s1 = "World"；
String s2 = s + s1; // 不会编译器优化成 "helloWorld"
String s3 = "helloWorld";
System.out.println(s3 == s2); // false

public String getHello(){
    return "hello"
}

s 的值无法再编译器确定，所以无法优化成字面量

再看最后一个例子：


String s1 = new String("hello") + new String("World")；
System.out.println(s1 == s1.intern()) // true

String s = new String("ja") + new String("va")；
System.out.println(s == s.intern()) // false

为什么同样的写法，结果却不一样呢？

intern() 方法优先返回常量池中的地址, 常量池不存在时，再返回堆中的地址，第一个 s1 != s1.intern() 是符合我们直觉的，因为常量池中没有 helloWorld , 但是第二个 s == s.intern() 为false 就说不通了，难道常量池已经有 java 这个字面量了吗？是的， java 这个关键词，在jvm 启动或类加载期间肯定有 java 这个字符串已经放入到常量池中了， s.inern() 返回的是常量池中的地址.

八种基本类型的包装类和对象池

java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术(严格来说应该叫对象池，在堆上)，这些类是 Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean,另外两种浮点数类型的包装类则没有实现。另外 Byte,Short,Integer,Long,Character这5种整型的包装类也只是在对应值小于等于127时才可使用对象池，也即对象不负责创建和管理o大于127的这些类的对象。因为一般这种比较小的数用到的概率相对较大

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        //5种整形的包装类Byte,Short,Integer,Long,Character的对象，  
        //在值小于127时可以使用对象池  
        Integer i1 = 127;  //这种调用底层实际是执行的Integer.valueOf(127)，里面用到了IntegerCache对象池
        Integer i2 = 127;
        System.out.println(i1 == i2);//输出true  

        //值大于127时，不会从对象池中取对象  
        Integer i3 = 128;
        Integer i4 = 128;
        System.out.println(i3 == i4);//输出false  
        
        //用new关键词新生成对象不会使用对象池
        Integer i5 = new Integer(127);  
        Integer i6 = new Integer(127);
        System.out.println(i5 == i6);//输出false 

        //Boolean类也实现了对象池技术  
        Boolean bool1 = true;
        Boolean bool2 = true;
        System.out.println(bool1 == bool3);//输出true  

        //浮点类型的包装类没有实现对象池技术  
        Double d1 = 1.0;
        Double d2 = 1.0;
        System.out.println(d1 == d2);//输出false  
    }
}