Java中的常量池

2023-11-14

一:在Java中有那些常量池?

谈到常量池,在Java体系中,共用四种常量池。分别是字符串常量池Class常量池运行时常量池,JAVA 基本类型的封装类及对应常量池

二:字符串常量池

在JVM中,为了减少相同的字符串的重复创建,为了达到节省内存的目的。会单独开辟一块内存,用于保存字符串常量,这个内存区域被叫做字符串常量池。

当代码中出现双引号形式(字面量)创建字符串对象时,JVM 会先对这个字符串进行检查,如果字符串常量池中存在相同内容的字符串对象的引用,则将这个引用返回;否则,创建新的字符串对象,然后将   这个引用放入字符串常量池,并返回该引用。

这种机制,就是字符串驻留或池化。

字符串常量池的位置

在JDK 7以前的版本中,字符串常量池是放在永久代中的。

因为按照计划,JDK会在后续的版本中通过元空间来代替永久代,所以首先在JDK 7中,将字符串常量池先从永久代中移出,暂时放到了堆内存中。

在JDK 8中,彻底移除了永久代,使用元空间替代了永久代,于是字符串常量池再次从堆内存移动到永久代中

三:class常量池

Class常量池可以理解为是Class文件中的资源仓库。 Class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息就是常量池(constant pool table),用于存放编译器生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。

由于不同的Class文件中包含的常量的个数是不固定的,所以在Class文件的常量池入口处会设置两个字节的常量池容量计数器,记录了常量池中常量的个数。

class常量池中有什么?

 常量池中主要存放两大类常量:字面量(literal)和符号引用(symbolic references)。

字面量:

在计算机科学中,字面量(literal)是用于表达源代码中一个固定值的表示法(notation)。几乎所有计算机编程语言都具有对基本值的字面量表示,诸如:整数、浮点数以及字符串;而有很多也对布尔类型和字符类型的值也支持字面量表示;还有一些甚至对枚举类型的元素以及像数组、记录和对象等复合类型的值也支持字面量表示法。

 以上是关于计算机科学中关于字面量的解释,并不是很容易理解。说简单点,字面量就是指由字母、数字等构成的字符串或者数值。

字面量只可以右值出现,所谓右值是指等号右边的值,如:int a=123这里的a为左值,123为右值。在这个例子中123就是字面量。

int a = 123;
String s = "hollis";

 符号引用:

常量池中,除了字面量以外,还有符号引用,那么到底什么是符号引用呢。

符号引用是编译原理中的概念,是相对于直接引用来说的。主要包括了以下三类常量: * 类和接口的全限定名 * 字段的名称和描述符 * 方法的名称和描述符

这也就可以印证前面的常量池中还包含一些com/hollis/HelloWorldmain([Ljava/lang/String;)V等常量的原因了。

四:运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分,所以也是全局贡献的,我们知道,jvm在执行某个类的时候,必须经过加载、链接(验证、准备、解析)、初始化,在第一步加载的时候需要完成:

  • 通过一个类的全限定名来获取此类的二进制字节流
  • 将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
  • 在内存中生成一个类对象,代表加载的这个类,这个对象是java.lang.Class,它作为方法区这个类的各种数据访问的入口。

类对象和普通对象是不同的,类对象是在类加载的时候完成的,是jvm创建的并且是单例的,作为这个类和外界交互的入口, 而普通的对象一般是在调用new之后创建。

上面的第二条,将class字节流代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构,其中就包含了class文件常量池进入运行时常量池的过程,这里需要强调一下不同的类共用一个运行时常量池,同时在进入运行时常量池的过程中,多个class文件中常量池相同的字符串,多个class文件中常量池中相同的字符串只会存在一份在运行时常量池,这也是一种优化。

运行时常量池的作用是存储java class文件常量池中的符号信息,运行时常量池中保存着一些class文件中描述的符号引用,同时在类的解析阶段还会将这些符号引用翻译出直接引用(直接指向实例对象的指针,内存地址),翻译出来的直接引用也是存储在运行时常量池中。

运行时常量池相对于class常量池一大特征就是具有动态性,java规范并不要求常量只能在运行时才产生,也就是说运行时常量池的内容并不全部来自class常量池,在运行时可以通过代码生成常量并将其放入运行时常量池中,这种特性被用的最多的就是String.intern()。

五:JAVA 基本类型的封装类及对应常量池

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。另外上面这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。

 

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