java 常量池和运行时常量池_常量池在jvm的哪个部分

全栈程序员站长

发布于 2022-09-30 18:57:03

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发布于 2022-09-30 18:57:03

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

前言

一直在《深入理解JVM》对常量池只有一个浅薄的了解，之前也遇到过这种题目，今天还是要挑出来进行一次全方位的了解。

常量池分类

常量池大体可以分为：静态常量池，运行时常量池。

静态常量池存在于class文件中，比如经常使用的javap -verbose中，常量池总是在最前面把？
运行时常量池呢，就是在class文件被加载进了内存之后，常量池保存在了方法区中，通常说的常量池值的是运行时常量池。所以呢，讨论的都是运行时常量池

字符串常量池

最最最流行的、最典型的就是字符串了

典型范例：

String a = "abc";
String b = new String("abc");
System.out.println(a == b);

----*----
结果：false

这个是第一个需要理解的地方，a指向哪片内存，b又指向哪片内存呢？对象储存在堆中，这个是不用质疑的，而a作为字面量一开始储存在了class文件中，之后运行期，转存至方法区中。它们两个就不是同一个地方存储的。知道了它之后我们就可以通过实例直接进一步了解了

实例

    String s1 = "Hello";
    String s2 = "Hello";
    String s3 = "Hel" + "lo";
    String s4 = "Hel" + new String("lo");
    String s5 = new String("Hello");
    String s6 = s5.intern();
    String s7 = "H";
    String s8 = "ello";
    String s9 = s7 + s8;

    System.out.println(s1 == s2);  // true
    System.out.println(s1 == s3);  // true
    System.out.println(s1 == s4);  // false
    System.out.println(s1 == s9);  // false
    System.out.println(s4 == s5);  // false
    System.out.println(s1 == s6);  // true

分析： 1、s1 = = s2 很容易可以判断出来。s1 和 s2 都指向了方法区常量池中的Hello。 2、s1 = = s3 这里要注意一下，因为做+号的时候，会进行优化，自动生成Hello赋值给s3，所以也是true 3、s1 = = s4 s4是分别用了常量池中的字符串和存放对象的堆中的字符串，做+的时候会进行动态调用，最后生成的仍然是一个String对象存放在堆中。

4、s1 = = s9 在JAVA9中，因为用的是动态调用，所以返回的是一个新的String对象。所以s9和s4，s5这三者都不是指向同一块内存

5、s1 = = s6 为啥s1 和 s6地址相等呢？归功于intern方法，这个方法首先在常量池中查找是否存在一份equal相等的字符串如果有的话就返回该字符串的引用，没有的话就将它加入到字符串常量池中，所以存在于class中的常量池并非固定不变的，可以用intern方法加入新的

需要注意的特例

1、常量拼接

    public static final String a = "123";
    public static final String b = "456";

    public static void main(String[] args)
    {
        String c = "123456";
        String d = a + b;
        System.out.println(c == d);
    }

------反编译结果-------
         0: ldc           #2                  // String 123456
         2: astore_1
         3: ldc           #2                  // String 123456
         5: astore_2
         6: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

我们可以发现，对于final类型的常量它们已经在编译中被确定下来，自动执行了+号，把它们拼接了起来，所以就相当于直接”123” + “456”;

2、static 静态代码块

    public static final String a;
    public static final String b;

    static {
        a = "123";
        b = "456";
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        String c = "123456";
        String d = a + b;
        System.out.println(c == d);
    }

------反编译结果-------
         3: getstatic     #3                  // Field a:Ljava/lang/String;
         6: getstatic     #4                  // Field b:Ljava/lang/String;
         9: invokedynamic #5,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

上个例子是在编译期间，就已经确定了a和b，但是在这段代码中，编译期static不执行的，a和b的值是未知的，static代码块，在初始化的时候被执行，初始化属于类加载的一部分，属于运行期。看看反编译的结果,很明显使用的是indy指令，动态调用返回String类型对象。一个在堆中一个在方法区常量池中，自然是不一样的。

包装类的常量池技术（缓存）

简单介绍

相信学过java的同学都知道自动装箱和自动拆箱，自动装箱常见的就是valueOf这个方法，自动拆箱就是intValue方法。在它们的源码中有一段神秘的代码值得我们好好看看。除了两个包装类Long和Double 没有实现这个缓存技术，其它的包装类均实现了它。

public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
    return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}

private static class IntegerCache { 
   
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];

static {
    // high value may be configured by property
    int h = 127;
    String integerCacheHighPropValue =
        VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
    if (integerCacheHighPropValue != null) {
        try {
            int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
            i = Math.max(i, 127);
            // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
        } catch( NumberFormatException nfe) {
            // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
        }
    }
    high = h;

    cache = new Integer[(high - low) + 1];
    int j = low;
    for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);

    // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
    assert IntegerCache.high >= 127;
}

private IntegerCache() {}
}

分析：我们可以看到从-128~127的数全部被自动加入到了常量池里面，意味着这个段的数使用的常量值的地址都是一样的。一个简单的实例

Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Double i3 = 40.0；
Double i4 = 40.0；

System.out.println("i1=i2 " + (i1 == i2));
System.out.println("i3=i4 " + (i3 == i4));

-----结果----
true
false

原理如下： 1、== 这个运算在不出现算数运算符的情况下不会自动拆箱，所以i1 和 i 2它们不是数值进行的比较，仍然是比较地址是否指向同一块内存

2、它们都在常量池中存储着，类似于这样

3、编译阶段已经将代码转变成了调用valueOf方法，使用的是常量池，如果超过了范围则创建新的对象

 2: invokestatic  #2                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

复杂实例[-128~127]

  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));

----结果----
(1)i1=i2   true
(2)i1=i2+i3   true
(3)i1=i4   false
(4)i4=i5   false
(5)i4=i5+i6   true
(6)40=i5+i6   true

它们的内存分布大概如下

注意点 1、当出现运算符的时候，Integer不可能直接用来运算，所以会进行一次拆箱成为基本数字进行比较

2、==这个符号，既可以比较普通基本类型，也可以比较内存地址看比较的是什么了

分析： (1)号成立不用多说 (2)号成立是因为运算符自动拆箱 (3)(4)号是因为内存地址不同 (5)(6)号都是自动拆箱的结果

PS：equals方法比较的时候不会处理数据之间的转型，比如Double类型和Integer类型。

超过范围

假设一下，如果超出了这个范围之后呢？正如前文所言，所有的都将成为新的对象

  Integer i1 = 400;
  Integer i2 = 400;
  Integer i3 = 0;
  Integer i4 = new Integer(400);
  Integer i5 = new Integer(400);
  Integer i6 = new Integer(0);
  Integer i7 = 1;
  Integer i8 = 2;
  Integer i9 = 3;

  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("400=i5+i6 " + (400 == i5 + i6));


----结果----
i1=i2   false
i1=i2+i3   true
i1=i4   false
i4=i5   false
i4=i5+i6   true
400=i5+i6   true