Java常量池的介紹和使用

一.相關(guān)概念
1、什么是常量
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(tài)變量、實(shí)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(jié)構(gòu)中，最頭的4個字節(jié)用于存儲魔數(shù)Magic Number，用于確定一個文件是否能被JVM接受，再接著4個字節(jié)用于存儲版本號，前2個字節(jié)存儲次版本號，后2個存儲主版本號，再接著是用于存放常量的常量池，由于常量的數(shù)量是不固定的，所以常量池的入口放置一個U2類型的數(shù)據(jù)(constant_pool_count)存儲常量池容量計(jì)數(shù)值。
常量池主要用于存放兩大類常量：字面量(Literal)和符號引用量(Symbolic References)，字面量相當(dāng)于Java語言層面常量的概念，如文本字符串，聲明為final的常量值等，符號引用則屬于編譯原理方面的概念，包括了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

3、方法區(qū)中的運(yùn)行時常量池
運(yùn)行時常量池是方法區(qū)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(xiàng)信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時常量池中存放。
運(yùn)行時常量池相對于CLass文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入CLass文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用比較多的就是String類的intern()方法。
4、常量池的好處
常量池是為了避免頻繁的創(chuàng)建和銷毀對象而影響系統(tǒng)性能，其實(shí)現(xiàn)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(jié)省內(nèi)存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一個空間。
（2）節(jié)省運(yùn)行時間：比較字符串時，==比equals()快。對于兩個引用變量，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實(shí)際值是否相等。

雙等號==的含義
基本數(shù)據(jù)類型之間應(yīng)用雙等號，比較的是他們的數(shù)值。
復(fù)合數(shù)據(jù)類型(類)之間應(yīng)用雙等號，比較的是他們在內(nèi)存中的存放地址。

二.8種基本類型的包裝類和常量池
java中基本類型的包裝類的大部分都實(shí)現(xiàn)了常量池技術(shù)，
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(rèn)創(chuàng)建了數(shù)值[-128，127]的相應(yīng)類型的緩存數(shù)據(jù)，但是超出此范圍仍然會去創(chuàng)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
2、兩種浮點(diǎn)數(shù)類型的包裝類Float,Double并沒有實(shí)現(xiàn)常量池技術(shù)。
Double i1=1.2;
Double i2=1.2;
System.out.println(i1==i2);//輸出false
3、應(yīng)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(chuàng)建新的對象。
Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2);//輸出false
4、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   true
i1=i2+i3   true
i1=i4   false
i4=i5   false
i4=i5+i6   true40=i5+i6   true
解釋：語句i4 == i5 + i6，因?yàn)?這個操作符不適用于Integer對象，首先i5和i6進(jìn)行自動拆箱操作，進(jìn)行數(shù)值相加，即i4 == 40。然后Integer對象無法與數(shù)值進(jìn)行直接比較，所以i4自動拆箱轉(zhuǎn)為int值40，最終這條語句轉(zhuǎn)為40 == 40進(jìn)行數(shù)值比較。
三.String類和常量池
1、String對象創(chuàng)建方式
String str1 = "abcd";
String str2 = new String("abcd");
System.out.println(str1==str2);//false
這兩種不同的創(chuàng)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(nèi)存空間創(chuàng)建一個新的對象。
只要使用new方法，便需要創(chuàng)建新的對象
2、連接表達(dá)式 +
（1）只有使用引號包含文本的方式創(chuàng)建的String對象之間使用“+”連接產(chǎn)生的新對象才會被加入字符串池中。
（2）對于所有包含new方式新建對象（包括null）的“+”連接表達(dá)式，它所產(chǎn)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

3、String s1 = new String("xyz"); 創(chuàng)建了幾個對象？
考慮類加載階段和實(shí)際執(zhí)行時。
（1）類加載對一個類只會進(jìn)行一次。"xyz"在類加載時就已經(jīng)創(chuàng)建并駐留了（如果該類被加載之前已經(jīng)有"xyz"字符串被駐留過則不需要重復(fù)創(chuàng)建用于駐留的"xyz"實(shí)例）。駐留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的。
（2）在這段代碼后續(xù)被運(yùn)行的時候，"xyz"字面量對應(yīng)的String實(shí)例已經(jīng)固定了，不會再被重復(fù)創(chuàng)建。所以這段代碼將常量池中的對象復(fù)制一份放到heap中，并且把heap中的這個對象的引用交給s1 持有。
這條語句創(chuàng)建了2個對象。

4、java.lang.String.intern()
運(yùn)行時常量池相對于CLass文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入CLass文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)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(jìn)入常量池。
public static void main(String[] args) {    
String s1 = new String("計(jì)算機(jī)");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "計(jì)算機(jī)";
System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
}
s1 == s2? false
s3 == s2? true