06 java中常量以及常量池
1、举例说明 变量 常量 字面量
int a=10;
float b=1.234f;
String c="abc";
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:静态常量池和运行时常量池;
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

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); // true
12 System.out.println(s1 == s3); // true
13 System.out.println(s1 == s4); // false
14 System.out.println(s1 == s9); // false
15 System.out.println(s4 == s5); // false
16 System.out.println(s1 == s6); // true

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。
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。
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。
public class Test{ public static void main(String[] args){ //5种整形的包装类Byte,Short,Integer,Long,Character的对象, //在值小于127时可以使用常量池 Integer i1=127; Integer i2=127; System.out.println(i1==i2)//输出true //值大于127时,不会从常量池中取对象 Integer i3=128; Integer i4=128; System.out.println(i3==i4)//输出false //Boolean类也实现了常量池技术 Boolean bool1=true; Boolean bool2=true; System.out.println(bool1==bool2);//输出true //浮点类型的包装类没有实现常量池技术 Double d1=1.0; Double d2=1.0; System.out.println(d1==d2)//输出false } }
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:

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 }

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:
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