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JVM常量池、Class常量池、運作時常量池

詳解JVM常量池、Class常量池、運作時常量池、字元串常量池(心血總結)

常量池,也叫 Class 常量池(常量池==Class常量池)。Java檔案被編譯成 Class檔案，Class檔案中除了包含類的版本、字段、方法、接口等描述資訊外，還有一項就是常量池，常量池是當Class檔案被Java虛拟機加載進來後存放在方法區 各種字面量 (Literal)和 符号引用 。

在Class檔案結構中，最頭的4個位元組用于 存儲魔數 (Magic Number)，，用于确定一個檔案是否能被JVM接受，再接着4個位元組用于 存儲版本号，前2個位元組存儲次版本号，後2個存儲主版本号，再接着是用于存放常量的常量池常量池主要用于存放兩大類常量：字面量和符号引用量，字面量相當于Java語言層面常量的概念，如文本字元串，聲明為final的常量值等，符号引用則屬于編譯原理方面的概念。如下

JVM常量池、Class常量池、運作時常量池

2.運作時常量池

2.1運作時常量池的簡介

運作時常量池是方法區的一部分。運作時常量池是當Class檔案被加載到記憶體後，Java虛拟機會 将Class檔案常量池裡的内容轉移到運作時常量池裡(運作時常量池也是每個類都有一個)。運作時常量池相對于Class檔案常量池的另外一個重要特征是具備動态性，Java語言并不要求常量一定隻有編譯期才能産生，也就是并非預置入Class檔案中常量池的内容才能進入方法區運作時常量池，運作期間也可能将新的常量放入池中

2.2方法區的Class檔案資訊，Class常量池和運作時常量池的三者關系

JVM常量池、Class常量池、運作時常量池

字元串常量池

3.1字元串常量池的簡介

字元串常量池又稱為：字元串池，全局字元串池,英文也叫String Pool。 在工作中，String類是我們使用頻率非常高的一種對象類型。JVM為了提升性能和減少記憶體開銷，避免字元串的重複建立，其維護了一塊特殊的記憶體空間，這就是我們今天要讨論的核心：字元串常量池。字元串常量池由String類私有的維護。

我們理清幾個概念：

在JDK7之前字元串常量池是在永久代裡邊的，但是在JDK7之後，把字元串常量池分進了堆裡邊。看下面兩張圖：

JVM常量池、Class常量池、運作時常量池
JVM常量池、Class常量池、運作時常量池

我們知道，在Java中有兩種建立字元串對象的方式：

采用字面值的方式指派

采用new關鍵字建立一個字元串對象。這兩種方式在性能和記憶體占用方面存在着差别。

3.2采用字面值的方式建立字元串對象

package Oneday;
public class a {
    public static void main(String[] args) {
        String str1="aaa";
        String str2="aaa";
        System.out.println(str1==str2);   
    }
}
運作結果：
true

采用字面值的方式建立一個字元串時，JVM首先會去字元串池中查找是否存在"aaa"這個對象，如果不存在，則在字元串池中建立"aaa"這個對象，然後将池中"aaa"這個對象的引用位址傳回給字元串常量str，這樣str會指向池中"aaa"這個字元串對象；如果存在，則不建立任何對象，直接将池中"aaa"這個對象的位址傳回，賦給字元串常量。

對于上述的例子：這是因為，建立字元串對象str2時，字元串池中已經存在"aaa"這個對象，直接把對象"aaa"的引用位址傳回給str2，這樣str2指向了池中"aaa"這個對象，也就是說str1和str2指向了同一個對象，是以語句System.out.println(str1== str2)輸出：true

3.3采用new關鍵字建立一個字元串對象 

package Oneday;
public class a {
    public static void main(String[] args) {
        String str1=new String("aaa");
        String str2=new String("aaa");
        System.out.println(str1==str2);
    }
}
運作結果：
false

采用new關鍵字建立一個字元串對象時，JVM首先在字元串常量池中查找有沒有"aaa"這個字元串對象，如果有，則不在池中再去建立"aaa"這個對象了，直接在堆中建立一個"aaa"字元串對象，然後将堆中的這個"aaa"對象的位址傳回賦給引用str1，這樣，str1就指向了堆中建立的這個"aaa"字元串對象；如果沒有，則首先在字元串常量池池中建立一個"aaa"字元串對象，然後再在堆中建立一個"aaa"字元串對象，然後将堆中這個"aaa"字元串對象的位址傳回賦給str1引用，這樣，str1指向了堆中建立的這個"aaa"字元串對象。

對于上述的例子：

因為，采用new關鍵字建立對象時，每次new出來的都是一個新的對象，也即是說引用str1和str2指向的是兩個不同的對象，是以語句

System.out.println(str1 == str2)輸出：false

字元串池的實作有一個前提條件：String對象是不可變的。因為這樣可以保證多個引用可以同時指向字元串池中的同一個對象。如果字元串是可變的，那麼一個引用操作改變了對象的值，對其他引用會有影響，這樣顯然是不合理的。

3.4字元串池的優缺點

字元串池的優點就是避免了相同内容的字元串的建立，節省了記憶體，省去了建立相同字元串的時間，同時提升了性能；另一方面，字元串池的缺點就是增加了JVM在常量池中周遊對象所需要的時間，不過其時間成本相比而言比較低。

4字元串常量池和運作時常量池之間的藕斷絲連

部落客為啥要把他倆放在一起講呢，主要是随着JDK的改朝換代，字元串常量池有很大的變動，和運作時常量池有關。而且網上衆說紛纭，我真的在看的時候ctm了，是以部落客花很長時間把這一塊講明白，如果有錯誤或者異議可以通知部落客。部落客一定會在第一時間參與讨論

4.1常量池和字元串常量池的版本變化

  • 在JDK1.7之前運作時常量池邏輯包含字元串常量池存放在方法區, 此時hotspot虛拟機對方法區的實作為永久代
  • 在JDK1.7 字元串常量池被從方法區拿到了堆中, 這裡沒有提到運作時常量池,也就是說 字元串常量池被單獨拿到堆,運作時常量池剩下的東西還在方法區, 也就是hotspot中的永久代
  • 在JDK1.8 hotspot移除了永久代用元空間(Metaspace)取而代之, 這時候字元串常量池還在堆, 運作時常量池還在方法區, 隻不過方法區的實作從永久代變成了元空間(Metaspace)

4.2String.intern在JDK6和JDK7之後的差別(重點)

JDK6和JDK7中該方法的功能是一緻的，不同的是常量池位置的改變（JDK7将常量池放在了堆空間中），下面會具體說明。intern的方法傳回字元串對象的規範表示形式。其中它做的事情是：首先去判斷該字元串是否在常量池中存在，如果存在傳回常量池中的字元串，如果在字元串常量池中不存在，先在字元串常量池中添加該字元串，然後傳回引用位址 
String s1 = new String("1");
s1.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s1 == s2);

運作結果：
JDK6運作結果：false
JDK7運作結果：false
方法區在邏輯上就是堆的一個組成部分，隻是各種jvm的實作不遵循而已

1、類加載過程

1.1、加載

查找和導入class檔案。

1.2、連結

驗證

檢驗載入的class檔案的正确性，完整性。

準備

給類的靜态變量配置設定存儲空間，會賦對象類型的預設值。

解析

将class常量池中的符号引用轉換成直接引用。

符号引用和直接引用的差別：

符号引用：java編譯階段不知道所引用的對象的實際位址，使用符号引用來代替

直接引用：能夠直接定位到對象的指針，或相對偏移量。能定位到一個對象的記憶體實際位址。

1.3、初始化

對類的靜态變量，代碼塊執行初始化操作，靜态變量指派順序根據代碼定義的順序執行。

2、類的加載順序

父類靜态成員變量

父類靜态代碼塊

子類靜态成員變量

子類靜态代碼塊

父類非靜态成員變量

父類非靜态代碼塊

父類構造方法

子類非靜态成員變量

子類非靜态代碼塊

子類構造方法

3、類加載時機

建立類執行個體-使用new關鍵字，反射，克隆，反序列化。

調用類的靜态變量或者靜态方法，或對靜态變量進行指派操作。

初始化子類時會先初始化父類。

虛拟機啟時，包含main方法的啟動類。

注意：

通過數組定義的引用類，不會造成類的初始化。

通路類的靜态常量是不會造成類加載的。因為在編譯時期，靜态常量已經放入類的常量池中了。通路類靜态常量其實是直接通路常量池中的常量，不需要加載類。

4、靜态常量是什麼時候指派的

靜态常量在編譯階段把初始值存入class檔案的常量池中，在類的準備階段，将值賦給靜态變量。

5、什麼是雙親委派

  1. 類加載器包括：BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader、 ApplicationClassLoader、自定義的類加載器。
  2. 雙親委派模型：如果一個類加載器收到了加載類的請求，首先交給父類加載器進行加載，如果父類加載器加載失敗，目前類才會自己加載類。
  3. 雙親委派的作用：避免重複加載，父類已經加載子類不用加載，防止使用者自定義加載器加載java核心的api，帶來安全隐患。
  4. 一個類是否被加載是通過全類名和命名空間确定的，命名空間是加載類的加載器名。

6、如何自定義類加載器

繼承classloader類，重寫findClass方法。

final修飾的引用類型：是在堆記憶體new出來的；（如對象）可以被指派一次，引用位址不可變，但對象裡面的内容（如屬性值）可以變。

static修飾的引用類型：是在加載類的時候，load到方法區的；是這個類的執行個體共有的類方法or屬性；引用的位址可以變，裡面具體的内容也可以變

static final修飾的引用類型：是在加載類的時候，load到方法區的（同static）；可以被指派一次，引用位址不可變，但對象裡面的内容（如屬性值）可以變（同final）；

jvm 虛拟機 常量 final
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