编译期常量池

1. 常量池的具体结构

在java程序中，有很多的东西是永恒的，不会在运行过程中变化。比如一个类的名字，一个类字段的名字/所属类型，一个类方法的名字/返回类型/参数名与所属类型，一个常量，还有在程序中出现的大量的字面值。
比如下面小段源码中粗体代码显示的部分：
public class ClassTest {
private String itemS ="我们 ";
private final int itemI =100 ;
public void setItemS (String para ){...}
}
而这些在JVM解释执行程序的时候是非常重要的。那么编译器将源程序编译成class文件后，会用一部分字节分类存储这些粗体代码。而这些字节我们就称为常量池。事实上，只有JVM加载class后，在方法区中为它们开辟了空间才更像一个“池”。
正如上面所示，一个程序中有很多永恒的类似粗体代码显示的部分。每一个都是常量池中的一个常量表(常量项)。而这些常量表之间又有不同，class文件共有11种常量表，如下所示： 常量表类型 标志值(占1 byte) 描述 CONSTANT_Utf8 1 UTF-8编码的Unicode字符串 CONSTANT_Integer 3 int类型的字面值 CONSTANT_Float 4 float类型的字面值 CONSTANT_Long 5 long类型的字面值 CONSTANT_Double 6 double类型的字面值 CONSTANT_Class 7 对一个类或接口的符号引用 CONSTANT_String 8 String类型字面值的引用 CONSTANT_Fieldref 9 对一个字段的符号引用 CONSTANT_Methodref 10 对一个类中方法的符号引用 CONSTANT_InterfaceMethodref 11 对一个接口中方法的符号引用 CONSTANT_NameAndType 12 对一个字段或方法的部分符号引用 (1) CONSTANT_Utf8 用UTF-8编码方式来表示程序中所有的重要常量字符串。这些字符串包括： ①类或接口的全限定名， ②超类的全限定名，③父接口的全限定名， ④类字段名和所属类型名，⑤类方法名和返回类型名、以及参数名和所属类型名。⑥字符串字面值
表格式： tag(标志1：占1byte) length(字符串所占字节的长度，占2byte) bytes(字符串字节序列)
(2) CONSTANT_Integer、 CONSTANT_Float、 CONSTANT_Long、 CONSTANT_Double 所有基本数据类型的字面值。比如在程序中出现的1用CONSTANT_Integer表示。3.1415926F用 CONSTANT_Float表示。
表格式： tag bytes(基本数据类型所需使用的字节序列)
(3) CONSTANT_Class 使用符号引用来表示类或接口。我们知道所有类名都以 CONSTANT_Utf8表的形式存储。但是我们并不知道 CONSTANT_Utf8表中哪些字符串是类名，那些是方法名。因此我们必须用一个指向类名字符串的符号引用常量来表明。
表格式： tag name_index(给出表示类或接口名的CONSTANT_Utf8表的索引)
(4) CONSTANT_String 同 CONSTANT_Class，指向包含字符串字面值的 CONSTANT_Utf8表。
表格式： tag string_index(给出表示字符串字面值的CONSTANT_Utf8表的索引)
(5) CONSTANT_Fieldref 、 CONSTANT_Methodref、 CONSTANT_InterfaceMethodref 指向包含该字段或方法所属类名的 CONSTANT_Utf8表，以及指向包含该字段或方法的名字和描述符的 CONSTANT_NameAndType 表
表格式： tag class _index(给出包含所属类名的CONSTANT_Utf8表的索引) name_and_type_index(包含字段名或方法名以及描述符的 CONSTANT_NameAndType表 的索引)
(6) CONSTANT_NameAndType 指向包含字段名或方法名以及描述符的 CONSTANT_Utf8表。
表格式： tag name_index(给出表示字段名或方法名的CONSTANT_Utf8表的索引) type_index(给出表示描述符的CONSTANT_Utf8表的索引)
在Java源代码中的每一个字面值字符串，都会在编译成class文件阶段，形成标志号为8(CONSTANT_String_info)的常量表 。 当JVM加载 class文件的时候，会为对应的常量池建立一个内存数据结构，并存放在方法区中。同时JVM会自动为CONSTANT_String_info常量表中的字符串常量的字面值 在堆中创建新的String对象(intern字符串对象 ，又叫拘留字符串对象)。然后把CONSTANT_String_info常量表的入口地址转变成这个堆中String对象的直接地址(常量池解析)。
拘留字符串对象
源代码中所有相同字面值的字符串常量只可能建立唯一 一个拘留字符串对象。 实际上JVM是通过一个记录了拘留字符串引用的内部数据结构来维持这一特性的。在Java程序中，可以调用String的intern()方法来使得一个常规字符串对象成为拘留字符串对象。
(1)String s=new String("Hello world"); 编译成class文件后的指令(在myeclipse中查看):
事实上，在运行这段指令之前，JVM就已经为"Hello world"在堆中创建了一个拘留字符串( 值得注意的是：如果源程序中还有一个"Hello world"字符串常量，那么他们都对应了同一个堆中的拘留字符串)。然后用这个拘留字符串的值来初始化堆中用new指令创建出来的新的String对象，局部变量s实际上存储的是new出来的堆对象地址。
(2)String s="Hello world";
这跟(1)中创建指令有很大的不同，此时局部变量s存储的是早已创建好的拘留字符串的堆地址。
java常量池技术 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，常量池存在于方法区中。
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:
public class Test{
public static void main(String[] args){
//s1,s2分别位于栈中，指向堆中不同的空间
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
}
}
用new String（）创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String（）创建的字符串不放入常量池中，他们有自己的地址空间。
String 对象（内存）的不变性机制会使修改String字符串时，产生大量的对象，因为每次改变字符串，都会生成一个新的String。 java 为了更有效的使用内存，常量池在编译期遇见String 字符串时，它会检查该池内是否已经存在相同的String 字符串，如果找到，就把新变量的引用指向现有的字符串对象，不创建任何新的String 常量对象，没找到再创建新的。所以对一个字符串对象的任何修改，都会产生一个新的字符串对象，原来的依然存在，等待垃圾回收。
代码：
String a = “test”;
String b = “test”;
String b = b+"java";
a，b同时指向常量池中的常量值"test"，b=b+"java"之后，b原先指向一个常量，内容为"test”，通过对b进行+"java" 操作后，b之前所指向的那个值没有改变，但此时b不指向原来那个变量值了，而指向了另一个String变量，内容为”test java“。原来那个变量还存在于内存之中，只是b这个变量不再指向它了。
八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时才可使用常量池，也即对象不负责创建和管理大于127的这些类的对象。 一些对应的测试代码：
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
}
}
对Integer对象的代码补充
public static Integer valueOf(int i) {
final int offset = 128;
if (i >= -128 && i <= 127) {
return IntegerCache.cache[i + offset];
}
return new Integer(i);
}
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
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。这里引出equals()和==，equals比较的是字符串字面值即比较内容，==比较引用。
看一下IntegerCache这个类里面的内容：
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);
}
}
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。
针对String方面的补充
在同包同类下,引用自同一String对象.
在同包不同类下,引用自同一String对象.
在不同包不同类下,依然引用自同一String对象.
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.
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.
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类私有并管理，自己的那份按对象生命周期继续使用。
返回字符串对象的规范化表示形式
一个初始值为空的字符串池，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引用。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。
------------------------------------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"java"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

2. java方法区中包含哪些内容，常量池中包含哪些内容

方法区里存储着class文件的信息和动态常量池,class文件的信息包括类信息和静态常量池。可以将类的信息是对class文件内容的一个框架，里面具体的内容通过常量池来存储。
动态常量池里的内容除了是静态常量池里的内容外，还将静态常量池里的符号引用转变为直接引用，而且动态常量池里的内容是能动态添加的。例如调用String的intern方法就能将string的值添加到String常量池中，这里String常量池是包含在动态常量池里的，但在jdk1.8后，将String常量池放到了堆中。

3. 什么叫做字符串常量池

可以理解为内存里面专门为string类型变量开辟的一片区域

譬如String a = "abc"; 当你定义这样一个变量的时候,java此时先会去常量池寻找有没有"abc"这样的字符串，如果有，直接把内存地址交给a, 否则就生成一个"abc"的字符串
当下一个String b = "abc";的时候，发现常量池已经有"abc"了，此时JVM不会再次生成"abc"，而是直接交给"abc"引用给b, 所以此时你会发现a == b

4. java 静态变量和静态常量

• 静态变量是属于静态存储方式，但是属于静态存储方式的量不一定就是静态变量，例如外部变量虽属于静态存储方式，但不一定是静态变量，必须由static加以定义后才能成为静态外部变量，或称静态全局变量。

• 对于自动变量，它属于动态存储方式。但是也可以用static定义它为静态自动变量，或称静态局部变量，从而成为静态存储方式。由此看来，一个变量可由static进行再说明，并改变其原有的存储方式。

• 而在以Pascal为代表的许多程序语言中，所有局部变量都由系统自动分配存储空间，而所有全局变量的存储空间则以静态分配的方式获取，因此由于实际上“局部变量”和“全局变量”这两个术语已足以涵盖所有的情况，在这些程序语言中通常不使用“静态变量”这一术语，而直接以“全局变量”代之。

• 在这些程序语言中，静态变量就是全局变量，而即使在有明确区分全局和静态变量的程序语言中，在编译后的代码里二者也以相同的方式获取存储空间。而今术语“静态变量”的概念则主要基于C族语言的“static”的定义。

• 静态变量也可以用于存储常数。具体来说，静态变量可用const，constant或final等关键字标识，这时其值就会在编译时设定，并且无法在运行时改变。编译器通常将静态常量与文本一起置于目标文件的文本区域，而非常量初始化数据则置于数据区

5. java 常量池 到底是在堆中还是栈中

java常量池不在堆中也不在栈中，是独立的内存空间管理。
1. 栈：存放基本类扰伏首型的变量数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆（new 出来的对象）或者常量池中（字符串常量对象存放在常量池中。）
2. 堆：存放所有new出来的对象。
3. 常量池：存放字符串常量和基本类型常量（public static final）。
对于字符串：其对象的引用都是存储在栈中的，如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池缓数中，如果是运行期（new出来的）才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常厅明量池中永远只有一份，在堆中有多份。

6. java中String问题，String a=new String(""); 和String a=new String();有区别吗

详细的这儿有哇：

解析Java中的String对象的数据类型

1. 首先String不属于8种基本数据类型，String是一个对象。

因为对象的默认值是null，所以String的默认值也是null；但它又是一种特殊的对象，有其它对象没有的一些特性。

2. new String()和new String(“”)都是申明一个新的空字符串，是空串不是null；

3. String str=”kvill”；

String str=new String (“kvill”);的区别：

在这里，我们不谈堆，也不谈栈，只先简单引入常量池这个简单的概念。

常量池(constant pool)指的是在编译期被确定，并被搭亮睁保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量，也包括字符串常量。

看例1：

String s0=”kvill”;

String s1=”kvill”;

String s2=”kv” + “ill”;

System.out.println( s0==s1 );

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

结果为：

true

true

首先，我们要知结果为道Java会确保一个字符串常量只有一个拷贝。

因为例子中的s0和s1中的”kvill”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0==s1为true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中”kvill”的一个引用。

所以我们得出s0==s1==s2;

用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

看例2：

String s0=”kvill”;

String s1=new String(”kvill”);

String s2=”kv” + new String(“ill”);

System.out.println( s0==s1 );

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

System.out.println( s1==s2 );

结果为：

false

false

false

例2中s0还是常量池中”kvill”键滑的应用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象”kvill”的引用，s2因为有后半部分new String(“ill”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;明白了这些也就知道为何得出此结果了。

4. String.intern()：

再补充介绍一点：存在于.class文件中的常量池，在运行期被JVM装载，并且可以扩充。String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法；当一个String实例str调用intern()方法时，Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串知岁常量，如果有，则返回其的引用，如果没有，则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看例3就清楚了

例3：

String s0= “kvill”;

String s1=new String(”kvill”);

String s2=new String(“kvill”);

System.out.println( s0==s1 );

System.out.println( “**********” );

s1.intern();

s2=s2.intern(); //把常量池中“kvill”的引用赋给s2

System.out.println( s0==s1);

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

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

结果为：

false

**********

false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1

true //说明s1.intern()返回的是常量池中”kvill”的引用

true

最后我再破除一个错误的理解：

有人说，“使用String.intern()方法则可以将一个String类的保存到一个全局String表中，如果具有相同值的 Unicode字符串已经在这个表中，那么该方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中“如果我把他说的这个全局的String表理解为常量池的话，他的最后一句话，“如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”是错的：

看例4：

String s1=new String("kvill");

String s2=s1.intern();

System.out.println( s1==s1.intern() );

System.out.println( s1+" "+s2 );

System.out.println( s2==s1.intern() );

结果：

false

kvill kvill

true

在这个类中我们没有声名一个”kvill”常量，所以常量池中一开始是没有”kvill”的，当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个”kvill”常量，原来的不在常量池中的”kvill”仍然存在，也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。

s1==s1.intern()为false说明原来的“kvill”仍然存在；

s2现在为常量池中“kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()为true。

5. 关于equals()和==:

这个对于String简单来说就是比较两字符串的Unicode序列是否相当，如果相等返回true;而==是比较两字符串的地址是否相同，也就是是否是同一个字符串的引用。

6. 关于String是不可变的

这一说又要说很多，大家只要知道String的实例一旦生成就不会再改变了，比如说：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”;

就是有4个字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中，然后”kvill”又和” “ 生成 ”kvill “存在内存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的“不可变”产生了很多临时变量，这也就是为什么建议用StringBuffer的原因了，因为StringBuffer是可改变的。

7. java中两个字符串的内存地址相同

String s1 = new String("I am a student"); 这里 你声明了一个引用 s1\x0d\x0a指向的是 new String("I am a student"); 这个字符串\x0d\x0aString s4 = s1; 这里 你又声明一个引用 指向s1的引用 也就是new String("I am a student"); \x0d\x0aif(s1 == s4) {\x0d\x0aSystem.out.println("这两个字符串的内存位置相同");\x0d\x0a}\x0d\x0a上面还是相等的\x0d\x0a但是 s4 = s4.replace('a', 'A');\x0d\x0as4.replace('a', 'A'); 生成了另一个 字符串 你要知道 String 是final类型的 所以\x0d\x0a这个时候 即原来已经开辟了内存空间的 new String("I am a student"); 是不可能改变内容了的\x0d\x0a这个时候 s4.replace('a', 'A'); 就另开辟了一个内存空间\x0d\x0a 而这个时候 你的S4指向s4.replace('a', 'A'); 而原来的s1还是指向 new String("I am a student"); \x0d\x0a他们肯定不一样的呢