java内存分析（3）——java的常量池的理解

java执行类的阶段划分

jvm在执行某个类的时候，必须经过加载、连接、初始化，而连接又包括验证、准备、解析三个阶段。

常量池分类

常量池可分为三类：class文件常量池、运行时常量池、全局字符串池

1. class文件常量池（class constant pool）：

• 出现时间：在类加载之前就存在于class文件中了
• 存放内容：对象的符号引用值
• 存放在class文件中
• class常量池中存放的是字面量和符号引用，也就是说它们存的不是对象的实例，而是对象的符号引用值

2. 运行时常量池（runtime constant pool）：通常所说的常量池，指的就是运行时常量池

• 出现时间：在类加载之后
• 存放内容：对象的符号引用值，经过解析阶段后，替换为直接引用
• 在class文件被加载进了内存之后，常量池保存在了方法区中，所以，每一个类都有一个运行时常量池
• 在class文件加载之后，jvm就会将class常量池中的符号引用解析后，替换为直接引用，存放到运行时常量池中（也就是符号引用）

3. 全局字符串池（String pool或者String literal poll）：

• 出现时间：在准备阶段之后（因为解析阶段运行时常量池需要查询全局字符串）
• 存放内容：驻留字符串的引用
• 在类加载完成，经过验证，准备阶段之后，在堆中生成字符串对象实例之后，再将该字符串对象实例的引用值存到string pool中。
• string pool的功能由谁实现？由StringTable类实现，它是一个哈希表，里面存的是驻留字符串的引用，可以依据它找到堆中的字符串实例
• 这个StringTable在每个htoSpot VM 的实例只有一份，也就是说它被所有的类共享
• ==在jdk1.7版本以后，字符串池已经不在方法区，移到了堆中了==

案例

String str1 = "abc";
String str2 = new String("def");
String str3 = "abc";
String str4 = str2.intern();
String str5 = "def";
String str6 = "def"+"ine";

System.out.println(str1 == str3);//true
System.out.println(str2 == str4);//false
System.out.println(str4 == str5);//true

上面的例子虽然简单，但是，几种情况都已经囊括在内了

分析第一句

String str1 = "abc";

这一句，在类加载完成后，首先，会在堆中生成一个“abc”实例；然后全局StringTable中存放着“abc”的引用值

分析第二句（注意点）

String str2 = new String("def");

这一句，在类加载完成后，首先，会在堆中生成一个“def”实例；然后全局StringTable中存放着“def”的引用值；接着，new 出来一个”def“的实例（这两个实例不是同一个）；

生成了两个对象实例！！！

生成了两个对象实例！！！

生成了两个对象实例！！！

反编译后可以看到，该语句产生了两个实例

重点：new出来的字符串实例，和在全局字符串值中对应的那个字符串实例，是不同的实例

分析第三句

String str3 = "abc";

这一句，在类加载完成后，进行解析，会在StringTable里面找到”abc”的全局驻留字符串引用，所以str3的引用地址与之前的那个已存在的相同

分析第四句（关键是intern函数）

String str4 = str2.intern();

这一句，在类加载完成后，str4是在运行的时候调用**intern()函数**，返回StringTable中”def”的引用值，如果没有就将str2的引用值添加进去，在这里，StringTable中已经有了”def”的引用值了，所以返回上面在new str2的时候添加到StringTable中的 “def”引用值

分析反编译后的代码，可以看到，该语句并没有生成新的字符串对象

分析第五句

String str5 = "def";

这一句，在类加载完成后，在这里，由于StringTable中已经有了”def”的引用值了，所以返回上面在new str2的时候添加到StringTable中的 “def”引用值

分析第六句

String str6 = "def"+"ine";

javac编译器会在编译过程进行一个常量折叠（Constant Folding）的代码优化。经过代码优化之后，这句编译结果是String str6 = "define";

同时，这一句的def和ine不会进到字符串常量池中判断有无，是否需要添加进字符串常量池；

而是只判断一下define是否需要添加进字符串常量池中

总结

java的常量池主要有这么几个内容：

1. class常量池：①在编译后就有 ②存储的是对象的符号引用
2. 全局字符串池：①在准备阶段后、解析阶段前出现 ②存储的是驻留字符串的引用 ③运行时常量池在解析阶段，要进行查询，确保两个常量池的引用时一致的
3. 运行时常量池：显示class常量池中的引用，解析阶段后替换为对象的直接引用

应用

public static void main(String[] args) {
    String a = "a";
    String b = "b";
    String ab = "ab";
    String c = "a" + "b";
    String d = a + "b";
    String e = a + b;
    String a2 = new String("a");
    String ab2 = a2 + b;
    String ab3 = a2 + "b";
    System.out.println(a == a2);        //false
    System.out.println(ab == c);        //true
    System.out.println(c == d);         //false
    System.out.println(c == e);         //false
    System.out.println(d == e);         //false
    System.out.println(ab2 == ab);      //false
}

在上述例子中，得出一下结论：

①直接用引号的（可以有+号进行连接），内容也一样的，引用的就是一个对象

②如果出现类似String c = b + "a";这样的，那么就是在堆中生成了一个新的对象。

补充①：常量折叠和字符串的“+”运算符重载

今天偶然间看到了韩顺平老师在B站讲String的特性的课程，看完后，忽然间觉得自己这块瞬间好像明朗了

（上面的内容虽然也差不多，但总觉得还是繁琐，好像有哪些地方不透彻）

主要是补充对于下面这一句代码的理解（根据韩顺平老师将它底层分析的理解）：

String a = "a";
String b = "b";
String ab = a+b;	//这句是重点，在这一句的背后，底层做了很多事情
String c = "ab";

不知道为什么韩老师的在调试的时候能够step into进去查看底层执行情况，而我的就不行

但是不影响理解它

显然执行过下面两句后，在字符串常量池中，分别存储了两个字符串：“a”，“b”

String a = "a";
String b = "b";

然后正片开始！

接下来执行：String ab = a + b;

其实，这句在底层做了很多事情。

1. 先创建了一个空的StringBuilder的对象，这个对象是存储在堆中的（先暂时存储一下字符串数据，主要要使用它的append方法）
2. 然后先向其中追加了“a”（使用的是它的append方法）
3. 然后又向其中追加了“b”（使用的还是它的append方法）
4. 然后执行了（且返回给ab）return new String(value,0,count) （value指的是上面的StringBuilder对象），这样在字符串常量池中就有了“ab”了，同时堆中也new了一个String类型的对象（值就是value中的数据），并且ab就是指向了这个String类型的对象（不是字符串常量池中的）——（这里和是上面的分析第二句是一样的原理）

补充②：String的split()方法

String 类的 split 方法返回的是一个 String 数组，其中的元素是新的字符串对象，并不是复用的字符串常量池中的字符。