Java之常量池

1. 什么是常量池

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变量。

2. 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：字面量和符号引用量，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

3. 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常量池中，如 String类的 intern（）方法。

4. 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，其实现了对象的分享。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。

5. 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

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 a = 40;
Integer b = 40;
System.out.println(a == b); //true

这五种包装类默认创建了数值【-128，127】的相应类型的缓存数据，但是超出了此范围仍然会去创建新的对象。

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

Integer a = 400;
Integer b = 400;
System.out.println(a == b); //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 a = 1.2;
Double b = 1.2;
System.out.println(a == b); //false

3. 应用常量池的场景

（1） Integer a = 40，Java在编译的时候直接会直接将代码封装成 Integer a = Integer.valueOf（40），从而使用常量池中的对象。

（2） Integer a = new Integer（40），这种情况会创建新对象。

Integer a = 40;
Integer b = new Integer(40);
System.out.println(a == b); //false

4. 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));// true
System.out.println("i1 == i2+i3    "+(i1 == i2+i3));// true
System.out.println("i1 == i4    "+(i1 == i4));// false
System.out.println("i4 == i5    "+(i4 == i5));// false
System.out.println("i4 == i5+i6    "+(i4 == i5+i6));// true
System.out.println("40 == i5+i6    "+(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 对象无法与数值直接进行比较，所以 i4 自动拆箱转化为 int 值 40，最终这条语句转为 40 == 40 进行数值比较。

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 new 方式，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

特例 1

public static final String A = "ab";
    public static final String B = "cd";
    public static void main(String[] args) {
	String s = A + B;
	String t = "abcd";
	System.out.println(s == t); // true
					 
}

当多个确定量（常量）字符串相加时，编译器直接将他们编辑为相加后的字符串，这样的情况下用“+”比 StringBuilder 运行时效率更高。

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;
	public static final String B;
	static{
		A = "ab";
		B = "cd";
	}
	public static void main(String[] args) {
		String s = A + B;
		String t = "abcd";
		System.out.println(s == t); // false
					 
	}

A 和 B 虽然被定义为常量，但是他们都没有马上被赋值。在运算出 s 之前，他们何时被赋值，以及被赋予什么值，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。

创建了几个对象

1. String s1 = new String（“xyz”）；

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了一份放到堆中，并且把堆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。

String test = “a”+“b”+“c”；

会创建几个对象，在字符串常量池中保存了几个引用？

只会创建一个对象，在常量池中也保存了一个引用。

实际上在编译期间，已经将这三个字面量合成一个。这样做实际上是一种优化，避免了创建多余的字符串对象，也没有发生字符串拼接问题。

字符串常量池的前提条件

字符串常量池实现的前提条件就是 Java 中 String 对象是不可变的，这样可以安全保证多个变量共享同一个对象。如果 Java 中的 String 对象可变的话，一个引用操作改变了对象的值，那么其他的变量也会受到影响，显然这样不合理。

引用 or 对象

字符串常量池中存放的是对象的引用，不是对象。

猜你喜欢