java内存分配 常量池详解(Constant Pool)

在class文件中,“常量池”是最复杂也最值得关注的内容。

Java是一种动态连接的语言,常量池的作用非常重要,常量池中除了包含代码中所定义的各种基本类型(如int、long等等)和对象型(如String及数组)的常量值还,还包含一些以文本形式出现的符号引用,比如:

类和接口的全限定名;

字段的名称和描述符;

方法和名称和描述符。

在C语言中,如果一个程序要调用其它库中的函数,在连接时,该函数在库中的位置(即相对于库文件开头的偏移量)会被写在程序中,在运行时,直接去这个地址调用函数;

而在Java语言中不是这样,一切都是动态的。编译时,如果发现对其它类方法的调用或者对其它类字段的引用的话,记录进class文件中的,只能是一个文本形式的符号引用,在连接过程中,虚拟机根据这个文本信息去查找对应的方法或字段。

所以,与Java语言中的所谓“常量”不同,class文件中的“常量”内容很非富,这些常量集中在class中的一个区域存放,一个紧接着一个,这里就称为“常量池”。

转: http://hi.baidu.com/rickmeteor/blog/item/f0be11dff578ba1662279848.html

java中的常量池技术,是为了方便快捷地创建某些对象而出现的,当需要一个对象时,就可以从池中取一个出来(如果池中没有则创建一个),则在需要重复重复创建相等变量时节省了很多时间。常量池其实也就是一个内存空间,不同于使用new关键字创建的对象所在的堆空间。本文只从java使用者的角度来探讨java常量池技术,并不涉及常量池的原理及实现方法。个人认为,如果是真的专注java,就必须对这些细节方面有一定的了解。但知道它的原理和具体的实现方法则不是必须的。

1,常量池中对象和堆中的对象

[java]

public class Test{

Integer i1=new Integer(1);
Integer i2=new Integer(1);
//i1,i2分别位于堆中不同的内存空间

System.out.println(i1==i2);//输出false
Integer i3=1;
Integer i4=1;
//i3,i4指向常量池中同一个内存空间

System.out.println(i3==i4);//输出true

//很显然,i1,i3位于不同的内存空间

System.out.println(i1==i3);//输出false

}

[/java]

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。以下是一些对应的测试代码:

[java]

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

 

}

}

[/java]

3,String也实现了常量池技术

String类也是java中用得多的类,同样为了创建String对象的方便,也实现了常量池的技术,测试代码如下:

[java]

public class Test{

public static void main(String[] args){

//s1,s2分别位于堆中不同空间

String s1=new String(“hello”);

String s2=new String(“hello”);

System.out.println(s1==s2)//输出false

//s3,s4位于池中同一空间

String s3=”hello”;

String s4=”hello”;

System.out.println(s3==s4);//输出true

}

}

[/java]

最后:

细节决定成败,写代码更是如此。

对Integer对象的补充:http://hi.baidu.com/fandywang_jlu/blog/item/c5590b4eae053cc3d1c86a13.html

Integer的封装吧:

[java]

public static Integer valueOf(int i) {

final int offset = 128;

if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache

return IntegerCache.cache[i + offset];

}

return new Integer(i);
}

[/java]
当你直接给一个Integer对象一个int值的时候,其实它调用了valueOf方法,然后你赋的这个值很特别,是128,那么没有进行cache方法,相当于new了两个新对象。所以问题中定义a、b的两句代码就类似于:

Integer a = new Integer(128);

Integer b = new Integer(128);

这个时候再问你,输出结果是什么?你就知道是false了。如果把这个数换成127,再执行:

Integer a = 127;

Integer b = 127;

System.out.println(a == b);

结果就是:true

由上可知,我们进行对象比较时最好还是使用equals,便于按照自己的目的进行控制。

————————————————–补充———————————————————————–

我们看一下IntegerCache这个类里面的内容:

[java]

private static class IntegerCache {

private IntegerCache() {

}

static final Integer cache[] = new Integer[-(-128) + 127 + 1];

static {

for (int i = 0; i < cache.length; i++)

cache[i] = new Integer(i - 128);

}

}

[java]

由于cache[]在IntegerCache类中是静态数组,也就是只需要初始化一次,即static{……}部分,所以,如果Integer对象初始化时是-128~127的范围,就不需要再重新定义申请空间,都是同一个对象—在IntegerCache.cache中,这样可以在一定程度上提高效率。

//////////////////////////////////////////////////////////对String方面的补充///////////////////////////////////////////////////////////

来自SUN官方文档:

3.10.5 String Literals

A string literal consists of zero or more characters enclosed in double quotes. Each character may be represented by an escape sequence.

A string literal is always of type String (§4.3.3. A string literal always refers to the same instance (§4.3.1) of class String.

StringLiteral:

“ StringCharactersopt

StringCharacters:

StringCharacter

StringCharacters StringCharacter

StringCharacter:

InputCharacter but not “ or \

EscapeSequence

The escape sequences are described in §3.10.6.

As specified in §3.4, neither of the characters CR and LF is ever considered to be an InputCharacter; each is recognized as constituting a LineTerminator.

It is a compile-time error for a line terminator to appear after the opening “ and before the closing matching “. A long string literal can always be broken up into shorter pieces and written as a (possibly parenthesized) expression using the string concatenation operator + (§15.18.1).

The following are examples of string literals:

“” // the empty string

“\”” // a string containing “ alone

“This is a string” // a string containing 16 characters

“This is a “ + // actually a string-valued constant expression,

“two-line string” // formed from two string literals

Because Unicode escapes are processed very early, it is not correct to write “\u000a” for a string literal containing a single linefeed (LF); the Unicode escape \u000a is transformed into an actual linefeed in translation step 1 (§3.3) and the linefeed becomes a LineTerminator in step 2 (§3.4), and so the string literal is not valid in step 3. Instead, one should write “\n” (§3.10.6). Similarly, it is not correct to write “\u000d” for a string literal containing a single carriage return (CR). Instead use “\r”.

Each string literal is a reference (§4.3) to an instance (§4.3.1, §12.5) of class String (§4.3.3). String objects have a constant value. String literals-or, more generally, strings that are the values of constant expressions (§15.28)-are “interned” so as to share unique instances, using the method String.intern.

Thus, the test program consisting of the compilation unit (§7.3):

package testPackage;

class Test {

public static void main(String[] args) {

String hello = “Hello”, lo = “lo”;

System.out.print((hello == “Hello”) + “ “);

System.out.print((Other.hello == hello) + “ “);

System.out.print((other.Other.hello == hello) + “ “);

System.out.print((hello == (“Hel”+”lo”)) + “ “);

System.out.print((hello == (“Hel”+lo)) + “ “);

System.out.println(hello == (“Hel”+lo).intern());

}

}

class Other { static String hello = “Hello”; }

and the compilation unit:

package other;

public class Other { static String hello = “Hello”; }

produces the output:

true true true true false true

This example illustrates six points:

  • Literal strings within the same class (§8) in the same package (§7) represent references to the same String object (§4.3.1).

在同包同类下,引用自同一String对象.

  • Literal strings within different classes in the same package represent references to the same String object.

在同包不同类下,引用自同一String对象.

  • Literal strings within different classes in different packages likewise represent references to the same String object.

在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.

  • Strings computed by constant expressions (§15.28) are computed at compile time and then treated as if they were literals.

在编译成.class时能够识别为同一字符串的,自动优化成常量,所以也引用自同一String对象.

  • Strings computed at run time are newly created and therefore distinct.

在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象.

  • The result of explicitly interning a computed string is the same string as any pre-existing literal string with the same contents.

String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,

如果有则返回一个引用,没有则添加自己的字符串进进入常量池,

注意,只是字符串部分,

所以这时会存在2份拷贝,常量池的部分被String类私有持有并管理,自己的那份按对象生命周期继续使用.

API解释:

返回字符串对象的规范化表示形式。

一个初始时为空的字符串池,它由类 String 私有地维护。

当调用 intern 方法时,如果池已经包含一个等于此 String 对象的字符串(该对象由 equals(Object)) 方法确定),则返回池中的字符串。否则,将此 String 对象添加到池中,并且返回此 String 对象的引用。

它遵循对于任何两个字符串 s 和 t,当且仅当 s.equals(t) 为 true 时,s.intern() == t.intern() 才为 true。

所有字面值字符串和字符串赋值常量表达式都是内部的。字符串字面值在《Java Language Specification》的 §3.10.5 中已定义。

————————————代码演示补充————————————-

String s0= “java”;

String s1=new String(“java”);

String s2=new String(“java”);

s1.intern();

s2=s2.intern(); //把常量池中“kvill”的引用赋给s2

System.out.println( s0==s1);//false intern返回的引用没有引用变量接收~ s1.intern();等于废代码.

System.out.println( s0==s1.intern() );//true

System.out.println( s0==s2 );//true

————————————代码演示补充————————————-

String s1=new String(“java”);
String s2=s1.intern();//s1 检查常量池 发现没有 就拷贝自己的字符串进去

//s2 引用该字符串常量池的地址

System.out.println(s2 == s1);//false
System.out.println( s2==s1.intern());//true
System.out.println( s1==s1.intern());// false

最后引出equals()和==的故事

对于字符串比较,一定要切记使用equals,勿用==