Java常量池理解與總結(jié)

一.相關(guān)概念

  1. 什么是常量
    用final修飾的成員變量表示常量，值一旦給定就無(wú)法改變！
    final修飾的變量有三種：靜態(tài)變量、實(shí)例變量和局部變量，分別表示三種類(lèi)型的常量。

  2. Class文件中的常量池
    在Class文件結(jié)構(gòu)中，最頭的4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)魔數(shù)Magic Number，用于確定一個(gè)文件是否能被JVM接受，再接著4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)版本號(hào)，前2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)次版本號(hào)，后2個(gè)存儲(chǔ)主版本號(hào)，再接著是用于存放常量的常量池，由于常量的數(shù)量是不固定的，所以常量池的入口放置一個(gè)U2類(lèi)型的數(shù)據(jù)(constant_pool_count)存儲(chǔ)常量池容量計(jì)數(shù)值。
    常量池主要用于存放兩大類(lèi)常量：字面量(Literal)和符號(hào)引用量(Symbolic References)，字面量相當(dāng)于Java語(yǔ)言層面常量的概念，如文本字符串，聲明為final的常量值等，符號(hào)引用則屬于編譯原理方面的概念，包括了如下三種類(lèi)型的常量：

  • 類(lèi)和接口的全限定名
  • 字段名稱(chēng)和描述符
  • 方法名稱(chēng)和描述符

  1. 方法區(qū)中的運(yùn)行時(shí)常量池
    運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分。
    CLass文件中除了有類(lèi)的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項(xiàng)信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類(lèi)加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放。
    運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于CLass文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性，Java語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入CLass文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開(kāi)發(fā)人員利用比較多的就是String類(lèi)的intern()方法。

  2. 常量池的好處
    常量池是為了避免頻繁的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀對(duì)象而影響系統(tǒng)性能，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的共享。
    例如字符串常量池，在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個(gè)常量池中。
    （1）節(jié)省內(nèi)存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一個(gè)空間。
    （2）節(jié)省運(yùn)行時(shí)間：比較字符串時(shí)，==比equals()快。對(duì)于兩個(gè)引用變量，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實(shí)際值是否相等。

  3. 雙等號(hào)==的含義
    基本數(shù)據(jù)類(lèi)型之間應(yīng)用雙等號(hào)，比較的是他們的數(shù)值。
    復(fù)合數(shù)據(jù)類(lèi)型(類(lèi))之間應(yīng)用雙等號(hào)，比較的是他們?cè)趦?nèi)存中的存放地址。

二.8種基本類(lèi)型的包裝類(lèi)和常量池

  1. java中基本類(lèi)型的包裝類(lèi)的大部分都實(shí)現(xiàn)了常量池技術(shù)，
    即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean；
  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = 40;
  System.out.println(i1==i2);//輸出TRUE

這5種包裝類(lèi)默認(rèn)創(chuàng)建了數(shù)值[-128，127]的相應(yīng)類(lèi)型的緩存數(shù)據(jù)，但是超出此范圍仍然會(huì)去創(chuàng)建新的對(duì)象。

//Integer 緩存代碼 ：
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);//輸出false
  1. 兩種浮點(diǎn)數(shù)類(lèi)型的包裝類(lèi)Float,Double并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)常量池技術(shù)。
   Double i1=1.2;
   Double i2=1.2;
   System.out.println(i1==i2);//輸出false
  1. 應(yīng)用常量池的場(chǎng)景
    (1)Integer i1=40；Java在編譯的時(shí)候會(huì)直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);，從而使用常量池中的對(duì)象。
    (2)Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象。
  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = new Integer(40);
  System.out.println(i1==i2);//輸出false
  1. Integer比較更豐富的一個(gè)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

解釋?zhuān)赫Z(yǔ)句i4 == i5 + i6，因?yàn)?這個(gè)操作符不適用于Integer對(duì)象，首先i5和i6進(jìn)行自動(dòng)拆箱操作，進(jìn)行數(shù)值相加，即i4 == 40。然后Integer對(duì)象無(wú)法與數(shù)值進(jìn)行直接比較，所以i4自動(dòng)拆箱轉(zhuǎn)為int值40，最終這條語(yǔ)句轉(zhuǎn)為40 == 40進(jìn)行數(shù)值比較。
Java中的自動(dòng)裝箱與拆箱

三.String類(lèi)和常量池

  1. String對(duì)象創(chuàng)建方式
     String str1 = "abcd";
     String str2 = new String("abcd");
     System.out.println(str1==str2);//false

這兩種不同的創(chuàng)建方法是有差別的，第一種方式是在常量池中拿對(duì)象，第二種方式是直接在堆內(nèi)存空間創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。
只要使用new方法，便需要?jiǎng)?chuàng)建新的對(duì)象。

  1. 連接表達(dá)式 +
    （1）只有使用引號(hào)包含文本的方式創(chuàng)建的String對(duì)象之間使用“+”連接產(chǎn)生的新對(duì)象才會(huì)被加入字符串池中。
    （2）對(duì)于所有包含new方式新建對(duì)象（包括null）的“+”連接表達(dá)式，它所產(chǎn)生的新對(duì)象都不會(huì)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基礎(chǔ)：字符串的拼接

  • 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;  // 將兩個(gè)常量用+連接對(duì)s進(jìn)行初始化 
     String t = "abcd";   
    if (s == t) {   
         System.out.println("s等于t，它們是同一個(gè)對(duì)象");   
     } else {   
         System.out.println("s不等于t，它們不是同一個(gè)對(duì)象");   
     }   
 } 
s等于t，它們是同一個(gè)對(duì)象

A和B都是常量，值是固定的，因此s的值也是固定的，它在類(lèi)被編譯時(shí)就已經(jīng)確定了。也就是說(shuō)：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) {   
    // 將兩個(gè)常量用+連接對(duì)s進(jìn)行初始化   
     String s = A + B;   
     String t = "abcd";   
    if (s == t) {   
         System.out.println("s等于t，它們是同一個(gè)對(duì)象");   
     } else {   
         System.out.println("s不等于t，它們不是同一個(gè)對(duì)象");   
     }   
 } 
s不等于t，它們不是同一個(gè)對(duì)象

A和B雖然被定義為常量，但是它們都沒(méi)有馬上被賦值。在運(yùn)算出s的值之前，他們何時(shí)被賦值，以及被賦予什么樣的值，都是個(gè)變數(shù)。因此A和B在被賦值之前，性質(zhì)類(lèi)似于一個(gè)變量。那么s就不能在編譯期被確定，而只能在運(yùn)行時(shí)被創(chuàng)建了。

  1. String s1 = new String("xyz"); **創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象？ **
    考慮類(lèi)加載階段和實(shí)際執(zhí)行時(shí)。
    （1）類(lèi)加載對(duì)一個(gè)類(lèi)只會(huì)進(jìn)行一次。"xyz"在類(lèi)加載時(shí)就已經(jīng)創(chuàng)建并駐留了（如果該類(lèi)被加載之前已經(jīng)有"xyz"字符串被駐留過(guò)則不需要重復(fù)創(chuàng)建用于駐留的"xyz"實(shí)例）。駐留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的。
    （2）在這段代碼后續(xù)被運(yùn)行的時(shí)候，"xyz"字面量對(duì)應(yīng)的String實(shí)例已經(jīng)固定了，不會(huì)再被重復(fù)創(chuàng)建。所以這段代碼將常量池中的對(duì)象復(fù)制一份放到heap中，并且把heap中的這個(gè)對(duì)象的引用交給s1 持有。
    這條語(yǔ)句創(chuàng)建了2個(gè)對(duì)象。

  2. java.lang.String.intern()
    運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于CLass文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性，Java語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入CLass文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開(kāi)發(fā)人員利用比較多的就是String類(lèi)的intern()方法。
    String的intern()方法會(huì)查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有則返回該字符串的引用,如果沒(méi)有則添加自己的字符串進(jìn)入常量池。

public static void main(String[] args) {    
      String s1 = new String("計(jì)算機(jī)");
      String s2 = s1.intern();
      String s3 = "計(jì)算機(jī)";
      System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
      System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
  }

s1 == s2? false
s3 == s2? true
  1. 字符串比較更豐富的一個(gè)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```
在同包同類(lèi)下,引用自同一String對(duì)象.
在同包不同類(lèi)下,引用自同一String對(duì)象.
在不同包不同類(lèi)下,依然引用自同一String對(duì)象.
在編譯成.class時(shí)能夠識(shí)別為同一字符串的,自動(dòng)優(yōu)化成常量,引用自同一String對(duì)象.
在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的字符串具有獨(dú)立的內(nèi)存地址,所以不引用自同一String對(duì)象.


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[2015-08-26]
最后編輯于 ：
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