Java字符串常量池运行时常量池（史上最全，持续更新）

Posted 2022-06-03 架构师-尼恩

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社群问题：JVM 常量池和字符串常量池，不是同一个池吧？

字符串常量池

JDK1.8之前，Hotspot虚拟机中，字符串常量池存放于方法区的实现永久代（Perm Space）中，JDK1.8开始，字符串常量池移到了堆中。
字符常量池本质上是一张哈希表，key为由字符串内容及其长度生成的哈希值，value为字符串对象在堆中的地址。

常量池与运行时常量池
```
public class T01_ConstantPool 
    public static void main(String[] args) 
  
    
```
运行上面的程序后，可在项目目录下找到T01_ConstatntPool.class文件，我们将目录切换到class文件所在目录，运行命令javap -v T01_ConstantPool.class，在运行结果中可以看到类似下方的Constant pool信息。
```
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#17         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #18            // T01_Pool
   #3 = Class              #19            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               <init>
   #5 = Utf8               ()V
   #6 = Utf8               Code
   #7 = Utf8               LineNumberTable
   #8 = Utf8               LocalVariableTable
   #9 = Utf8               this
  #10 = Utf8               T01_ConstantPool;
  #11 = Utf8               main
  #12 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #13 = Utf8               args
  #14 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #15 = Utf8               SourceFile
  #16 = Utf8               T01_ConstantPool.java
  #17 = NameAndType        #4:#5          // "<init>":()V
  #18 = Utf8               T01_Pool
  #19 = Utf8               java/lang/Object
```
这个Constant pool就是常量池，编译时每个类都会产生类似的产量池，我们可以看到，每个常量指向的都是一个符号引用（类/方法/属性的全限定名）。
到了运行时期，Constant pool常量池中符号引用会被转化为直接引用（类/方法/属性在内存中的真实地址），从而Constant pool常量池就转变为了运行时常量池。运行时常量池位于方法区（永久代/元空间）。

intern方法的作用

intern()方法的功能定义：

（1）如果当前字符串内容存在于字符串常量池（即equals()方法为true，也就是内容一样），那直接返回此字符串在常量池的引用；

（2）如果当前字符串不在字符串常量池中，那么在常量池创建一个引用并指向堆中已存在的字符串，然后返回常量池中的引用。

简单说intern方法就是判断并将字符串是否存在于字符串常量池，如果不存在则创建，存在则返回。

字符串常量池

在HotSpot中实现字符串常量池功能的是一个StringTable类，它是一个Hash表，默认值大小长度是1009。在每个HotSpot虚拟机的实例中只有一份，被所有的类共享。字符串常量由一个个字符组成，放在了StringTable上。

JDK6及之前版本，字符串常量池是放在Perm Gen区(方法区)中。StringTable的长度是固定的，长度是1009，当String字符串过多时会造成hash冲突，导致链表过长，性能大幅度下降。此时字符串常量池里面放的全部是字符串常量（字面值）。

由于永久代的空间有限且固定，JDK6的存储模式很容易造成OutOfMemoryError。

而JDK7时正在着手去永久代的工作，因此字符串常量池被放在了堆中。此时，即使堆的大小也是固定的，但对于应用调优工作，只需要调整堆大小就行了。

在JDK7中字符串常量池不仅仅可以存放字符串常量，还可以存放字符串的引用。也就是说，堆中的字符串的引用可以作为常量池的值而存在。

字符串池化流程分析

在了解了上面的基础理论，我们下面以图文相结合的形式来逐步演示字符串池化的流程和分类。以下实例以JDK8版本为基础来进行分析讲解。

当我们通过双引号声明一个字符串：
```
String wechat = "程序新视界";
```
此时，双引号内的字符串会被直接存储在字符串常量池中。

关于上面的存储结构，我们已经在之前文章中提到，不再过多解释。下面如果我们再声明同样的字符串看看会有什么样的变化。
```
String wechat = "程序新视界";
String wechat1 = "程序新视界";
```
上述代码中声明wechat1时，会发现常量池中已经存在了对应的字符串，则不会再重新创建，只是把对应的引用返回给wechat1。对应结构图如下：

[

此时，如果直接用双等号比较wechat和wechat1肯定是相等的，因为它们的引用和字面值都是相同的。

上面是直接双引号赋值的情况，那么如果通过new的形式创建字符串对应的流程又是如何呢？前面文章已经讲到这分两种情况：常量池存在对应的值和不存在对应的值。
```
String wechat2 = new String("程序新视界");
```
如果存在对应的值，此时会先在堆中创建一个针对wechat2变量的对象引用，然后将这个对象引用指向字符串常量池中已经存在的常量。

此时直接使用双等号比较wechat和wechat2变量肯定是不相等的，而通过equals方法进行对比字面值则是相等的。

另外一种情况就是通过new创建时，字符串常量池中并不存在对应的常量。这种情况会现在字符串常量池中创建一个字符串常量，然后再在堆中创建一个字符串，持有常量池中对应字符串的引用。并把堆中对象的地址返回给wechat2。最终效果图依旧如上图。

在此时，如果不是直接new字符串赋值，而是通过+号操作，情况就有所不同。
```
String s1 = "程序";
String wechat3 = new String(s1 + "新视界");
```
上述代码s1会存入常量池，而wechat3的值则由于JVM编译时采用了StringBuilder进行加号的拼接，只会在堆中创建一个String对象，并不会在常量池中存储对应的字符串。

此时的情况已经涉及到我们面试题中创建字符串的情况了。那么，下面我们就通过intern方法进行池化操作，看看字符串常量池的具体变化。

还以上面的代码为例，此时wechat、wechat1、wechat2三个变量和wechat3直接用双等号比较肯定是不相等的。下面对wechat3进行intern池化处理。
```
String s1 = "程序";
String wechat3 = new String(s1 + "新视界");
wechat3 = wechat3.intern();
```
此时会发现wechat、wechat1两个变量与wechat3的值相等了。由于wechat和wechat1其实是一个，这里只以wechat和wechat3的比较为例来分析一下这个流程。

在没有调用intern方法之前内存的状态是下图（忽略掉s1部分）这样的：

看上图它们的值不相等也就不奇怪了。下面对wechat3进行池化处理，并把池化的结果赋值给wechat3，就是上面的代码。内存结构会发生如下变化：

此时，再判断对应的两个值，因为引用和字面值全部相同，因此便相等了。具体intern的判断规则我们上面已经知道，如果常量池中存在对应的值，则直接返回引用。

那还有另外一种情况，就是常量池中不存在对应的值会是如何处理的呢？先看如下代码：
```
String s2 = "关注";
String wechat4 = new String(s2 + "公众号");
wechat4 = wechat4.intern();

1234
```
在调用intern之前的操作我们前面已经说过，会在堆中创建一个String对象，而常量池中并不会存储一份，与wechat3的图一样。

公众号");
wechat4 = wechat4.intern();
```
在调用intern之前的操作我们前面已经说过，会在堆中创建一个String对象，而常量池中并不会存储一份，与wechat3的图一样。
```
参考文献

https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-4.html#jvms-4.4.2

https://blog.csdn.net/m0_60747279/article/details/119540072

https://blog.csdn.net/weixin_49798750/article/details/120815612

https://blog.csdn.net/m0_60747279/article/details/119540072

https://blog.csdn.net/HelenAndLi/article/details/122193451