Java常量池理解與總結

一.相關概念

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1. 什麼是常量
   用final修飾的成員變量表示常量，值一旦給定就無法改變！
   final修飾的變量有三種：靜態變量、實例變量和局部變量，分別表示三種類型的常量。

2. Class文件中的常量池
   在Class文件結構中，最頭的4個字節用於存儲魔數Magic Number，用於確定一個文件是否能被JVM接受，再接着4個字節用於存儲版本號，前2個字節存儲次版本號，後2個存儲主版本號，再接着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類型的數據(constant_pool_count)存儲常量池容量計數值。
   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，如文本字符串，聲明爲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：

• 類和接口的全限定名

• 字段名稱和描述符

• 方法名稱和描述符

1. 方法區中的運行時常量池
   運行時常量池是方法區的一部分。
   CLass文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載後進入方法區的運行時常量池中存放。
   運行時常量池相對於CLass文件常量池的另外一個重要特徵是具備動態性，Java語言並不要求常量一定只有編譯期才能產生，也就是並非預置入CLass文件中常量池的內容才能進入方法區運行時常量池，運行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發人員利用比較多的就是String類的intern()方法。

2. 常量池的好處
   常量池是爲了避免頻繁的創建和銷燬對象而影響系統性能，其實現了對象的共享。
   例如字符串常量池，在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個常量池中。
   （1）節省內存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合併，只佔用一個空間。
   （2）節省運行時間：比較字符串時，==比equals()快。對於兩個引用變量，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實際值是否相等。

3. 雙等號==的含義
   基本數據類型之間應用雙等號，比較的是他們的數值。
   複合數據類型(類)之間應用雙等號，比較的是他們在內存中的存放地址。

二.8種基本類型的包裝類和常量池

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1. java中基本類型的包裝類的大部分都實現了常量池技術，
   即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean；

  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = 40;
  System.out.println(i1==i2);//輸出TRUE

這5種包裝類默認創建了數值[-128，127]的相應類型的緩存數據，但是超出此範圍仍然會去創建新的對象。

//Integer 緩存代碼 ：public static Integer valueOf(int i) {        assert IntegerCache.high >= 127;        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];        return new Integer(i);
    }

  Integer i1 = 400;
  Integer i2 = 400;
  System.out.println(i1==i2);//輸出false

1. 兩種浮點數類型的包裝類Float,Double並沒有實現常量池技術。

   Double i1=1.2;
   Double i2=1.2;
   System.out.println(i1==i2);//輸出false

1. 應用常量池的場景
   (1)Integer i1=40；Java在編譯的時候會直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);，從而使用常量池中的對象。
   (2)Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會創建新的對象。

  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = new Integer(40);
  System.out.println(i1==i2);//輸出false

1. Integer比較更豐富的一個例子

  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   truei1=i2+i3   truei1=i4   falsei4=i5   falsei4=i5+i6   true40=i5+i6   true

解釋：語句i4 == i5 + i6，因爲+這個操作符不適用於Integer對象，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對象無法與數值進行直接比較，所以i4自動拆箱轉爲int值40，最終這條語句轉爲40 == 40進行數值比較。
Java中的自動裝箱與拆箱

三.String類和常量池

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1. String對象創建方式

     String str1 = "abcd";     String str2 = new String("abcd");
     System.out.println(str1==str2);//false

這兩種不同的創建方法是有差別的，第一種方式是在常量池中拿對象，第二種方式是直接在堆內存空間創建一個新的對象。
只要使用new方法，便需要創建新的對象。

1. 連接表達式 +
   （1）只有使用引號包含文本的方式創建的String對象之間使用“+”連接產生的新對象纔會被加入字符串池中。
   （2）對於所有包含new方式新建對象（包括null）的“+”連接表達式，它所產生的新對象都不會被加入字符串池中。

  String str1 = "str";
  String str2 = "ing";
  
  String str3 = "str" + "ing";
  String str4 = str1 + str2;
  System.out.println(str3 == str4);//false
  
  String str5 = "string";
  System.out.println(str3 == str5);//true

• 特例1

public static final String A = "ab"; // 常量Apublic static final String B = "cd"; // 常量Bpublic static void main(String[] args) {
     String s = A + B;  // 將兩個常量用+連接對s進行初始化 
     String t = "abcd";   
    if (s == t) {   
         System.out.println("s等於t，它們是同一個對象");   
     } else {   
         System.out.println("s不等於t，它們不是同一個對象");   
     }   
 } 
s等於t，它們是同一個對象

A和B都是常量，值是固定的，因此s的值也是固定的，它在類被編譯時就已經確定了。也就是說：String s=A+B;  等同於：String s="ab"+"cd";

• 特例2

public static final String A; // 常量Apublic static final String B;    // 常量Bstatic {   
     A = "ab";   
     B = "cd";   
 }   
 public static void main(String[] args) {   
    // 將兩個常量用+連接對s進行初始化   
     String s = A + B;   
     String t = "abcd";   
    if (s == t) {   
         System.out.println("s等於t，它們是同一個對象");   
     } else {   
         System.out.println("s不等於t，它們不是同一個對象");   
     }   
 } 
s不等於t，它們不是同一個對象

A和B雖然被定義爲常量，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，性質類似於一個變量。那麼s就不能在編譯期被確定，而只能在運行時被創建了。

1. String s1 = new String("xyz"); **創建了幾個對象？ **
   考慮類加載階段和實際執行時。
   （1）類加載對一個類只會進行一次。"xyz"在類加載時就已經創建並駐留了（如果該類被加載之前已經有"xyz"字符串被駐留過則不需要重複創建用於駐留的"xyz"實例）。駐留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的。
   （2）在這段代碼後續被運行的時候，"xyz"字面量對應的String實例已經固定了，不會再被重複創建。所以這段代碼將常量池中的對象複製一份放到heap中，並且把heap中的這個對象的引用交給s1 持有。
   這條語句創建了2個對象。

2. java.lang.String.intern()
   運行時常量池相對於CLass文件常量池的另外一個重要特徵是具備動態性，Java語言並不要求常量一定只有編譯期才能產生，也就是並非預置入CLass文件中常量池的內容才能進入方法區運行時常量池，運行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發人員利用比較多的就是String類的intern()方法。
   String的intern()方法會查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有則返回該字符串的引用,如果沒有則添加自己的字符串進入常量池。

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? falses3 == s2? true

1. 字符串比較更豐富的一個例子

public class Test { public static void main(String[] args) {   
      String hello = "Hello", lo = "lo";
      System.out.println((hello == "Hello") + " ");
      System.out.println((Other.hello == hello) + " ");
      System.out.println((other.Other.hello == hello) + " ");
      System.out.println((hello == ("Hel"+"lo")) + " ");
      System.out.println((hello == ("Hel"+lo)) + " ");
      System.out.println(hello == ("Hel"+lo).intern());
 }   
}class Other { static String hello = "Hello"; }package other;public class Other { public static String hello = "Hello"; }

true true true true false true```
在同包同類下,引用自同一String對象.
在同包不同類下,引用自同一String對象.
在不同包不同類下,依然引用自同一String對象.
在編譯成.class時能夠識別爲同一字符串的,自動優化成常量,引用自同一String對象.
在運行時創建的字符串具有獨立的內存地址,所以不引用自同一String對象.

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[2015-08-26]