Java常量池理解与总结

原创
2019/03/29 17:07
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一.相关概念


  1. 什么是常量
  2. 用final修饰的成员变量表示常量,值一旦给定就无法改变!
  3. 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。
  4. Class文件中的常量池
  5. 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能被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。
  6. 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
  • 字段名称和描述符
  • 方法名称和描述符
  1. 方法区中的运行时常量池
  2. 运行时常量池是方法区的一部分。
  3. 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。
  4. 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
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  7. 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。
  8. 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。
  9. (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。
  10. (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。
  11. 双等号==的含义
  12. 基本数据类型之间应用双等号,比较的是他们的数值。
  13. 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,
  2. 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。

//Integer 缓存代码 :
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
  1. 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
  1. 应用常量池的场景
  2. (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。
  3. (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
  1. 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。

  1. 连接表达式 +
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  3. (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。
  4. (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。

  1. String s1 = new String("xyz"); **创建了几个对象? **
  2. 考虑类加载阶段和实际执行时。
  3. (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。
  4. (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。
  5. 这条语句创建了2个对象。
  6. java.lang.String.intern()
  7. 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。
  8. 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.
在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象.

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