常量池與執行時常量池
一、執行時常量池簡介
執行時常量池(Runtime Constant Pool),它是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述等資訊外,還有一項資訊是常量池(Constant Pool Table),用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用,這部分內容將在類載入後存放到常量池中。
執行時常量是相對於常量來說的,它具備一個重要特徵是:動態性。當然,值相同的動態常量與我們通常說的常量只是來源不同,但是都是儲存在池內同一塊記憶體區域。Java語言並不要求常量一定只能在編譯期產生,執行期間也可能產生新的常量,這些常量被放在執行時常量池中。這裡所說的常量包括:基本型別包裝類
二、 Class檔案中的資訊常量池
在Class檔案結構中,最頭的4個位元組用於儲存Megic Number,用於確定一個檔案是否能被JVM接受,再接著4個位元組用於儲存版本號,前2個位元組儲存次版本號,後2個儲存主版本號,再接著是用於存放常量的常量池,由於常量的數量是不固定的,所以常量池的入口放置一個U2型別的資料(constant_pool_count)儲存常量池容量計數值。
常量池主要用於存放兩大類常量:字面量(Literal)和符號引用量(Symbolic References),字面量相當於Java語言層面常量的概念,如文字字串,宣告為final的常量值等,符號引用則屬於編譯原理方面的概念,包括瞭如下三種類型的常量:
- 類和介面的全限定名
- 欄位名稱和描述符
- 方法名稱和描述符
三、 常量池的好處
常量池是為了避免頻繁的建立和銷燬物件而影響系統性能,其實現了物件的共享。例如字串常量池,在編譯階段就把所有的字串文字放到一個常量池中。
- 節省記憶體空間:常量池中所有相同的字串常量被合併,只佔用一個空間。
- 節省執行時間:比較字串時,==比equals()快。對於兩個引用變數,只用==判斷引用是否相等,也就可以判斷實際值是否相等。
雙等號==的含義
- 基本資料型別之間應用雙等號,比較的是他們的數值。
- 複合資料型別(類)之間應用雙等號,比較的是他們在記憶體中的存放地址。
四、 基本型別的包裝類和常量池
java中基本型別的包裝類的大部分都實現了常量池技術,即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean。這5種包裝類預設建立了數值[-128,127]的相應型別的快取資料,但是超出此範圍仍然會去建立新的物件。 兩種浮點數型別的包裝類Float,Double並沒有實現常量池技術
1)Integer與常量池
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
解釋:
- Integer i1=40;Java在編譯的時候會直接將程式碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);,從而使用常量池中的物件。
- Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會建立新的物件。
- 語句i4 == i5 + i6,因為+這個操作符不適用於Integer物件,首先i5和i6進行自動拆箱操作,進行數值相加,即i4 == 40。然後Integer物件無法與數值進行直接比較,所以i4自動拆箱轉為int值40,最終這條語句轉為40 == 40進行數值比較。
2)String與常量池-普通方法賦值
String str1 = "abcd"; String str2 = new String("abcd"); System.out.println(str1==str2);//false String str1 = "str"; String str2 = "ing"; String str3 = "str" + "ing"; String str4 = str1 + str2;
System.out.println("string" == "str" + "ing");// true System.out.println(str3 == str4);//false String str5 = "string"; System.out.println(str3 == str5);//true
解釋:
- “abcd”是在常量池中拿物件,new String(“abcd”)是直接在堆記憶體空間建立一個新的物件。只要使用new方法,便需要建立新的物件。
- 連線表示式 +,只有使用引號包含文字的方式建立的String物件之間使用“+”連線產生的新物件才會被加入常量池中。
- 對於字串變數的“+”連線表示式,它所產生的新物件都不會被加入字串池中,其屬於在執行時建立的字串,具有獨立的記憶體地址,所以不引用自同一String物件。
3)String與常量池-靜態方法賦值
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) { // 將兩個常量用+連線對s進行初始化 String s = A + B; String t = "abcd"; if (s == t) { System.out.println("s等於t,它們是同一個物件"); } else { System.out.println("s不等於t,它們不是同一個物件"); } }
解釋:
s不等於t,它們不是同一個物件。A和B雖然被定義為常量,但是它們都沒有馬上被賦值。在運算出s的值之前,他們何時被賦值,以及被賦予什麼樣的值,都是個變數。因此A和B在被賦值之前,性質類似於一個變數。那麼s就不能在編譯期被確定,而只能在執行時被建立了。
4)String與常量池-intern方法
public static void main(String[] args) { String s1 = new String("計算機"); String s2 = s1.intern(); String s3 = "計算機"; System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2)); System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2)); }
s1 == s2? false s3 == s2? true
解釋:
String的intern()方法會查詢在常量池中是否存在一份equal相等的字串,如果有則返回該字串的引用,如果沒有則新增自己的字串進入常量池。
5)String與常量池-延伸
String s1 = new String("xyz"); //建立了幾個物件?
解釋:
考慮類載入階段和實際執行時。
- 類載入對一個類只會進行一次。”xyz”在類載入時就已經建立並駐留了(如果該類被載入之前已經有”xyz”字串被駐留過則不需要重複建立用於駐留的”xyz”例項)。駐留的字串是放在全域性共享的字串常量池中的。
- 在這段程式碼後續被執行的時候,”xyz”字面量對應的String例項已經固定了,不會再被重複建立。所以這段程式碼將常量池中的物件複製一份放到heap中,並且把heap中的這個物件的引用交給s1 持有。
這條語句建立了2個物件。
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