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：

触摸java常量池