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[Java教程]06 java中常量以及常量池


1、举例说明 变量 常量 字面量

1 int a=10;2 float b=1.234f;3 String c="abc";4 final long d=10L;

a,b,c为变量,d为常量 两者都是左值;10,1.234f,"abc",10L都是字面量;

2、常量池:

常量池专门用来用来存放常量的内存区域,常量池分为:静态常量池运行时常量池;

静态常量池:*.class文件中的常量池,class文件中的常量池不仅仅包含字符串,数值字面量,还包含类、方法的信息,占用class文件绝大部分空间。

运行时常量池:是jvm虚拟机在完成类装载操作后,将class文件中的常量池载入到内存中,并保存在方法区中,我们常说的常量池,就是指方法区中的运行时常量池。

备注:java虚拟机内存分为虚拟机栈、虚拟机堆、本地方法栈、程序计数器、方法区(jdk8中,移除了方法区,转而用Metaspace区域替代)

2.1 字符串常量池

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 1 String s1 = "Hello"; 2 String s2 = "Hello"; 3 String s3 = "Hel" + "lo"; 4 String s4 = "Hel" + new String("lo"); 5 String s5 = new String("Hello"); 6 String s6 = s5.intern(); 7 String s7 = "H"; 8 String s8 = "ello"; 9 String s9 = s7 + s8;10      11 System.out.println(s1 == s2); // true12 System.out.println(s1 == s3); // true13 System.out.println(s1 == s4); // false14 System.out.println(s1 == s9); // false15 System.out.println(s4 == s5); // false16 System.out.println(s1 == s6); // true
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     java程序经过编译和运行两步:

     s1 == s2,编译时,将字面量"Hello"直接放入class文件的常量池中,从而实现复用,载入运行时常量池后,s1、s2指向的是同一个内存地址,所以相等。

     s1 == s3,编译时,这种拼接会被优化,编译器直接拼好,在class文件中被优化成String s3 = "Hello";,所以s1 == s3成立。

     s1 == s4,编译时,new String("lo") 如何生成 在哪生成还不确定,是一个不可预料的部分,编译器不会优化,必须等到运行时才可以确定结果,所生成后的引用在堆中,而不是方法区,所以地址肯定不同。

java字符串不变   

 s1 == s9 编译时,s7、s8在赋值的时候使用的字符串字面量,但是拼接成s9的时候,s7、s8作为两个变量,都是不可预料的,编译器毕竟是编译器,不可能当解释器用,所以不做优化,等到运行时,s7、s8拼接成的新字符串,在堆中地址不确定,不可能与方法区常量池中的s1地址相同。
jvm常量池,堆,栈内存分布

     s4 == s5已经不用解释了,绝对不相等,二者都在堆中,但地址不同。

     s1 == s6这两个相等完全归功于intern方法(手工在常量池添加常量),s5在堆中,内容为Hello ,intern方法会尝试将Hello字符串添加到常量池中,并返回其在常量池中的地址,因为常量池中已经有了Hello字符串,所以intern方法直接返回地址;而s1在编译期就已经指向常量池了,因此s1和s6指向同一地址,相等。

 

2.2 8种基本类型的包装类和对象池 

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Byte,Short,Integer,Long,Character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。

 1 public class Test{ 2  3 public static void main(String[] args){ 4  5  //5种整形的包装类Byte,Short,Integer,Long,Character的对象, 6  7  //在值小于127时可以使用常量池 8  9  Integer i1=127;10 11  Integer i2=127;12 13  System.out.println(i1==i2)//输出true14 15  //值大于127时,不会从常量池中取对象16 17  Integer i3=128;18 19  Integer i4=128;20 21  System.out.println(i3==i4)//输出false22 23  //Boolean类也实现了常量池技术24 25  Boolean bool1=true;26 27  Boolean bool2=true;28 29  System.out.println(bool1==bool2);//输出true30 31  //浮点类型的包装类没有实现常量池技术32 33  Double d1=1.0;34 35  Double d2=1.0;36 37  System.out.println(d1==d2)//输出false38 39 40 41 }42 43 }

2.3 查看常量池

 

1 String s = "hi";

 

将代码编译成class文件后,用winhex打开二进制格式的class文件。如图:

 

 

     class文件的结构:

  1.开头的4个字节是class文件魔数,用来标识这是一个class文件,说白话点就是文件头,既:CA FE BA BE。

     2.紧接着4个字节是java的版本号,这里的版本号是34,是用jdk8编译的。

     3.接下来就是常量池入口,入口处用2个字节标识常量池常量数量,本例中数值为00 1A,十进制是26,也就是有25个常量,其中第0个常量是特殊值,所以只有25个常量。

     4.常量池中存放了各种类型的常量,他们都有自己的类型,并且都有自己的存储规范,字符串常量以01开头(1个字节),接着用2个字节记录字符串长度,然后就是字符串实际内容。本例中为:01 00 02 68 69。

     接下来再说说运行时常量池,由于运行时常量池在方法区中,我们可以通过jvm参数:-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize来设置方法区大小,从而间接限制常量池大小。

     假设jvm启动参数为:-XX:PermSize=2M -XX:MaxPermSize=2M,然后运行如下代码:

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1 //保持引用,防止自动垃圾回收2 List<String> list = new ArrayList<String>();3     4 int i = 0;5     6 while(true){7   //通过intern方法向常量池中手动添加常量8   list.add(String.valueOf(i++).intern());9 }
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     程序立刻会抛出:Exception in thread "main" java.lang.outOfMemoryError: PermGen space异常。PermGen space正是方法区,足以说明常量池在方法区中。

     在jdk8中,移除了方法区,转而用Metaspace区域替代,所以我们需要使用新的jvm参数:-XX:MaxMetaspaceSize=2M,依然运行如上代码,抛出:java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace异常。同理说明运行时常量池是划分在Metaspace区域中。

 

参考:

触摸java常量池