日常总结の关于Java中的常量池技术

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了日常总结の关于Java中的常量池技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一.相关概念

  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
                                                                                                                                                              

    　　简单讲解一下class文件的结构，开头的4个字节是class文件魔数，用来标识这是一个class文件，说白话点就是文件头，既：CA FE BA BE。

    　　紧接着4个字节是java的版本号，这里的版本号是34，因为笔者是用jdk8编译的，版本号的高低和jdk版本的高低相对应，高版本可以兼容低版本，但低版本无法执行高版本。所以，如果哪天读者想知道别人的class文件是用什么jdk版本编译的，就可以看这4个字节。

         接下来就是常量池入口，入口处用2个字节标识常量池常量数量，本例中数值为00 1A，翻译成十进制是26，也就是有25个常量，其中第0个常量是特殊值，所以只有25个常量。

         常量池中存放了各种类型的常量，他们都有自己的类型，并且都有自己的存储规范，本文只关注字符串常量，字符串常量以01开头(1个字节)，接着用2个字节记录字符串长度，然后就是字符串实际内容。本例中为：01 00 02 68 69。

  3. 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
    • 字段的名称和描述符
    • 方法的名称和描述符

  4. 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。

  5. 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。

  6. 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。
    封装后的基本数据类型之间应用双等号，比较的是他们在内存中的存放地址，若要比较他们的数值应该用对应的equals()方法。

二.8种基本类型的包装类和常量池

  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。

    //jdk1.8中关于Integer包装类的缓存技术的源码
    private     static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];
        static {
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                }
            }
            high = h;
            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }
        private IntegerCache() {}
    }
  2. //Integer 中valueOf方法的实现 ：
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

     

  3. 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

     

  4. 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

     

  5. 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

  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

    • 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

     

    1. 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.　　　　　　　　                                                                                                                                                                                                                                                                                 

以上是关于日常总结の关于Java中的常量池技术的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java常量池简单总结

java总结之基础类型与常量池

Java常量池理解与总结

Java 常量池

Java常量池理解与总结

［转］java常量池理解总结