Java运行时常量池是啥？

Posted 2023-03-28

在class文件中，“常量池”是最复杂也最值得关注的内容。
　　Java是一种动态连接的语言，常量池的作用非常重要，常量池中除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值还，还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如：
　　类和接口的全限定名；
　　字段的名称和描述符；
　　方法和名称和描述符。
　　在C语言中，如果一个程序要调用其它库中的函数，在连接时，该函数在库中的位置（即相对于库文件开头的偏移量）会被写在程序中，在运行时，直接去这个地址调用函数；
　　而在Java语言中不是这样，一切都是动态的。编译时，如果发现对其它类方法的调用或者对其它类字段的引用的话，记录进class文件中的，只能是一个文本形式的符号引用，在连接过程中，虚拟机根据这个文本信息去查找对应的方法或字段。
　　所以，与Java语言中的所谓“常量”不同，class文件中的“常量”内容很非富，这些常量集中在class中的一个区域存放，一个紧接着一个，这里就称为“常量池”。
java中的常量池技术，是为了方便快捷地创建某些对象而出现的，当需要一个对象时，就可以从池中取一个出来（如果池中没有则创建一个），则在需要重复重复创建相等变量时节省了很多时间。常量池其实也就是一个内存空间，不同于使用new关键字创建的对象所在的堆空间。本文只从java使用者的角度来探讨java常量池技术，并不涉及常量池的原理及实现方法。个人认为，如果是真的专注java,就必须对这些细节方面有一定的了解。但知道它的原理和具体的实现方法则不是必须的。
常量池中对象和堆中的对象

[java] view plain copy
public class Test

Integer i1=new Integer(1);
Integer i2=new Integer(1);
//i1,i2分别位于堆中不同的内存空间

System.out.println(i1==i2);//输出false

Integer i3=1;
Integer i4=1;
//i3,i4指向常量池中同一个内存空间

System.out.println(i3==i4);//输出true

//很显然，i1,i3位于不同的内存空间

System.out.println(i1==i3);//输出false



8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，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大于127的这些类的对象。以下是一些对应的测试代码：

[java] view plain copy
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时可以使用常量池

Integer i1=127;

Integer i2=127;

System.out.println(i1==i2)//输出true

//值大于127时，不会从常量池中取对象

Integer i3=128;

Integer i4=128;

System.out.println(i3==i4)//输出false

//Boolean类也实现了常量池技术

Boolean bool1=true;

Boolean bool2=true;

System.out.println(bool1==bool2);//输出true

//浮点类型的包装类没有实现常量池技术

Double d1=1.0;

Double d2=1.0;

System.out.println(d1==d2)//输出false





String也实现了常量池技术

String类也是java中用得多的类，同样为了创建String对象的方便，也实现了常量池的技术,测试代码如下:
[java] view plain copy
public class Test

public static void main(String[] args)

//s1,s2分别位于堆中不同空间

String s1=new String("hello");

String s2=new String("hello");

System.out.println(s1==s2)//输出false

//s3,s4位于池中同一空间

String s3="hello";

String s4="hello";

System.out.println(s3==s4);//输出true




最后
细节决定成败，写代码更是如此。
在JDK5.0之前是不允许直接将基本数据类型的数据直接赋值给其对应地包装类的，如：Integer i = 5;

但是在JDK5.0中支持这种写法，因为编译器会自动将上面的代码转换成如下代码：Integer i=Integer.valueOf(5);

这就是Java的装箱.JDK5.0也提供了自动拆箱. Integer i =5; int j = i;

Integer的封装：

[java] view plain copy
public static Integer valueOf(int i)
final int offset = 128;
if (i >= -128 && i <= 127) // must cache
return IntegerCache.cache[i + offset];

return new Integer(i);


private static class IntegerCache

private IntegerCache()
static final Integer cache[] = new Integer[-(-128) + 127 + 1];
static
for(int i = 0; i < cache.length; i++)
cache[i] = new Integer(i - 128);



由于cache[]在IntegerCache类中是静态数组，也就是只需要初始化一次，即static｛......｝部分，所以，如果Integer对象初始化时是-128~127的范围，就不需要再重新定义申请空间，都是同一个对象---在IntegerCache.cache中，这样可以在一定程度上提高效率。 参考技术A 运行时常量池是每个类常量池的运行时代表。它包含了类的运行时常量和静态方法。运行时常量池是方法区的一部分。 参考技术B 运行时常量池是每个类常量池的运行时代表。它包含了类的运行时常量和静态方法。运行时常量池是方法区的一部分。

Java 运行时常量池

　　运行时常量池是方法区的一部分。class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存放在方法区的运行时常量池中。

　　Java虚拟机对class文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严重的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可，装载和执行。但对于运行时常量池，Java虚拟机规范中没有做任何细节的要求。一般来说，除了保存class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。

　　运行时常量池相对于class文件常量池的另外一个重要的特征是具备动态性，Java语言并一定要求常量一定只在编译器产生，也就是说并非预置入class文件中常量池的内容才能进方法区运行时常量池。运行期间也可能将新的常量池放入池中，这种特性被开放人员利用的比较多的便是string类的intern()方法。