深入探索Java常量池,java常量池

一.相关概念

深入探索Java常量池,java常量池

Java的常量池通常分为两种:静态常量池和运行时常量池

静态常量池:class文件中的常量池,class文件中的常量池包括了字符串(数字)字面值,类和方法的信息,占用了class文件的大部分空间。

运行时常量池:JVM在完成加载类之后将class文件中常量池载入到内存中,并保存在方法区中。平时我们所讲的常量池就是指方法区中的运行时常量池。其相对于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。

图片 1

程序计数器:是程序执行的流水线,指示下一条该执行哪条命令。

本地方法栈:JVM调用操作系统方法使用的栈。

虚拟机栈:JVM执行java代码所使用的栈

虚拟机堆:存放对象的地方,在java程序中new出来的对象都存放在堆中。

方法区:存放了常量、类信息、静态变量,可以理解为class文件在内存中存放的位置。

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:常量池中的所有字面值相同的字符串常量合并,只占用一个空间

2.节省运行时间:在进行字符串比较时,==比equals()要快。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。

==对于基本数据类型和对象代表的含义是不同的。

对于基本数据类型:==比较的是基本数据类型的数值对于对象:==比较的是对象在内存中的内存地址

8种基本数据类型的包装类和常量池

Java中基本数据类型的包装类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);//true

Byte,Short,Integer,Long,Character这5种包装类默认创建了[-128,127]的对应类型的缓存数据存放到常量池中,超过此范围仍然会创建新的对象。

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);//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 d1 = 2.5;
Double d2 = 2.5;

System.out.println(d1==d2);//false

3.应用常量池的场景

(1).Integeri1=40;因为Integer是基本数据类型int的包装类,是一个对象,所以Java在编译的时候会执行自动装箱操作直接将代码封装成Integeri1=Integer.valueOf(40),从而使用常量池中的对象

(2).Integeri1=newInteger(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);//false

这种情况new Integer
不会执行自动装箱引用常量池中的已有常量,而是会直接在堆中生成一个新对象。

4.Integer详解

Integer i1 = 40;
    Integer i2 = 40;
    Integer i3 = 0;
    Integer i4 = new Integer(40);
    Integer i5 = new Integer(40);
    Integer i6 = new Integer(0);
    Integer i7 = 128;
    Integer i8 = 128;

    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));
    System.out.println("i7=i8  " + (i7 == i8));

i1=i2  true
i1=i2+i3  true
i1=i4  false
i4=i5  false
i4=i5+i6  true
40=i5+i6  true
i7=i8  false

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。

String类和常量池

1.String对象创建方式

String s1 = "abdcd";
String s2 = new String("abcd");
System.out.println(s1==s2);//false

这两种不同的创建方式是有差别的,第一种是在常量池中拿对象,第二种是在堆内存空间中创建新的对象。

只要使用new就会在堆中创建新对象。

2.连接表达式+

(1).只有使用“”包含文本的方式创建的String对象之间采用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串常量池中。

(2).对于其他形式比如两个对象引用直接通过“+”连接或者通过new方式创建的对象连接,所产生的新对象并不会加入字符串常量池中。

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

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”;

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.Strings1=newString(“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

总结

以上就是本文关于深入探索Java常量池的全部内容,希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题,如有不足之处,欢迎留言指出。

Java的常量池通常分为两种:静态常量池和运行时常量池
静态常量池:class文件中的常量池,class文件中的常…

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。

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

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。

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。

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

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

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

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

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

三.String类和常量池

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。

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

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。

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。

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

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.

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