柚子快報(bào)邀請(qǐng)碼778899分享：聊聊JVM中的幾種常量池

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目錄

Class文件常量池

運(yùn)行時(shí)常量池

字符串常量池

對(duì)象池

在Java虛擬機(jī)（JVM）的世界中，常量池是一個(gè)備受矚目的話題。它不僅是內(nèi)存管理的關(guān)鍵組成部分，還直接影響著程序的性能和資源利用率。在本文中，我們將探討Java中幾種主要常量池的實(shí)現(xiàn)方式，以及它們?cè)诓煌姹綣DK中的變化和優(yōu)化。

Class文件常量池

當(dāng)Java源文件經(jīng)過(guò)編譯后，會(huì)生成對(duì)應(yīng)的Class文件。

在Class文件中，開(kāi)頭的4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)魔數(shù)（Magic Number），用于驗(yàn)證文件是否為JVM可接受的格式；緊接著的4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)版本號(hào)，其中前2個(gè)字節(jié)表示次版本號(hào)，后2個(gè)字節(jié)表示主版本號(hào)；常量池緊隨其后，用于存放常量。在Java虛擬機(jī)加載Class文件時(shí)，這些信息會(huì)被存儲(chǔ)在方法區(qū)。

常量池主要包括兩種類型的常量：字面量，類似于Java語(yǔ)言層面的常量，例如文本字符串和聲明為final的常量值；符號(hào)引用，屬于編譯原理的概念。通過(guò)javap命令生成更可讀的JVM字節(jié)碼指令文件：

字面量

在Java中，字面量指的是字符串常量或數(shù)值常量，它們只能作為右值出現(xiàn)，也就是等號(hào)右邊的值。例如，在表達(dá)式 int a=1 中，1 就是字面量。

符號(hào)引用

????? 符號(hào)引用是編譯原理中的概念，相對(duì)于直接引用而言。主要包括三類常量：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。舉例來(lái)說(shuō)，在之前提到的表達(dá)式中，a 就是一個(gè)字段名稱，也是一種符號(hào)引用。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池也是方法區(qū)的一部分。當(dāng)Class文件被加載到內(nèi)存后，Java虛擬機(jī)會(huì)將其中的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到運(yùn)行時(shí)常量池中，對(duì)應(yīng)的符號(hào)引用會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存中代碼的直接引用，這就是動(dòng)態(tài)鏈接。

由于Java語(yǔ)言并不要求常量只能在編譯期產(chǎn)生，因此不是只有預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池，在運(yùn)行期間，也可以將新的常量放入池中。

字符串常量池

設(shè)計(jì)思想

在我們的工作中，String類是一種極其常用的對(duì)象類型，因此為了提高性能和節(jié)省內(nèi)存，JVM維護(hù)了一個(gè)特殊的內(nèi)存空間，即字符串常量池。這類似于緩存區(qū)，在創(chuàng)建字符串常量時(shí)，首先會(huì)檢查字符串常量池中是否存在該字符串，如果存在則返回引用實(shí)例，如果不存在，則會(huì)在常量池中創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，再返回引用。

但是，值得注意的是，字符串池的實(shí)現(xiàn)前提是String對(duì)象是不可變的。這樣可以確保多個(gè)引用同時(shí)指向字符串池中的同一個(gè)對(duì)象。如果字符串是可變的，一個(gè)引用的操作改變了對(duì)象的值，會(huì)對(duì)其他引用產(chǎn)生影響，這是不合理的。

字符串創(chuàng)建

在創(chuàng)建字符串對(duì)象時(shí)，有幾種不同的方式。

字面量方式

使用字面量方式創(chuàng)建的字符串對(duì)象只會(huì)存在于常量池中。在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，JVM會(huì)首先在常量池中通過(guò)equals(key)方法判斷是否存在相同的對(duì)象。如果存在，則直接返回該對(duì)象在常量池中的引用；如果不存在，則會(huì)在常量池中創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，再返回引用。

new String()

另一種方式是使用new String()關(guān)鍵字，這會(huì)在堆中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，同時(shí)也會(huì)存在于字符串常量池中。

JVM首先會(huì)在字符串常量池中查找是否存在相同的字符串對(duì)象，如果有，則不在池中再去創(chuàng)建，而是直接在堆中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后返回堆中對(duì)象的引用。如果沒(méi)有，則首先在字符串常量池中創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象，然后再在堆中創(chuàng)建一個(gè)相同的對(duì)象，最后返回堆中對(duì)象的引用。

intern()

另外，還有一個(gè)方法是使用intern()方法。這是一個(gè)本地方法，調(diào)用intern()方法時(shí)，如果字符串在字符串常量池中存在對(duì)應(yīng)的字面量，則返回該字面量的地址；如果不存在，則創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的字面量，并返回其地址。

字符串常量池位置變遷

Jdk1.6及以前運(yùn)行時(shí)常量池在永久代，其中包含字符串常量池； Jdk1.7字符串常量池從永久代里的運(yùn)行時(shí)常量池分離到堆中； Jdk1.8及之后運(yùn)行時(shí)常量池在元空間，字符串常量池里仍然在堆里；。

總結(jié)

?????字符串常量池的存在避免了頻繁創(chuàng)建相同內(nèi)容的字符串，從而節(jié)省了內(nèi)存，并減少了創(chuàng)建相同字符串耗費(fèi)的時(shí)間，提升了性能。同時(shí)字符串常量池犧牲了在常量池中遍歷對(duì)象所需的時(shí)間，不過(guò)這種時(shí)間成本相對(duì)較低。

對(duì)象池

對(duì)于Java中基本類型的包裝類，大部分都實(shí)現(xiàn)了常量池技術(shù)（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)應(yīng)該稱為對(duì)象池，在堆上），包括Byte、Short、Integer、Long、Character、Boolean，而另外兩種浮點(diǎn)數(shù)類型的包裝類則沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

此外，Byte、Short、Integer、Long、Character這五種整型的包裝類只有在對(duì)應(yīng)值小于等于127時(shí)才可以使用對(duì)象池，也就是說(shuō)，對(duì)象池不負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理大于127的這些類的對(duì)象。這是因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，這些較小的數(shù)值被使用的概率相對(duì)較大。如果超出了對(duì)應(yīng)范圍，仍然會(huì)去創(chuàng)建新的對(duì)象。

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