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JVM常量池、Class常量池、运行时常量池

详解JVM常量池、Class常量池、运行时常量池、字符串常量池(心血总结)

常量池,也叫 Class 常量池(常量池==Class常量池)。Java文件被编译成 Class文件，Class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项就是常量池，常量池是当Class文件被Java虚拟机加载进来后存放在方法区 各种字面量 (Literal)和 符号引用 。

在Class文件结构中，最头的4个字节用于 存储魔数 (Magic Number)，，用于确定一个文件是否能被JVM接受，再接着4个字节用于 存储版本号，前2个字节存储次版本号，后2个存储主版本号，再接着是用于存放常量的常量池常量池主要用于存放两大类常量：字面量和符号引用量，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念。如下

JVM常量池、Class常量池、运行时常量池

2.运行时常量池

2.1运行时常量池的简介

运行时常量池是方法区的一部分。运行时常量池是当Class文件被加载到内存后，Java虚拟机会 将Class文件常量池里的内容转移到运行时常量池里(运行时常量池也是每个类都有一个)。运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中

2.2方法区的Class文件信息，Class常量池和运行时常量池的三者关系

JVM常量池、Class常量池、运行时常量池

字符串常量池

3.1字符串常量池的简介

字符串常量池又称为：字符串池，全局字符串池,英文也叫String Pool。 在工作中，String类是我们使用频率非常高的一种对象类型。JVM为了提升性能和减少内存开销，避免字符串的重复创建，其维护了一块特殊的内存空间，这就是我们今天要讨论的核心：字符串常量池。字符串常量池由String类私有的维护。

我们理清几个概念：

在JDK7之前字符串常量池是在永久代里边的，但是在JDK7之后，把字符串常量池分进了堆里边。看下面两张图：

JVM常量池、Class常量池、运行时常量池
JVM常量池、Class常量池、运行时常量池

我们知道，在Java中有两种创建字符串对象的方式：

采用字面值的方式赋值

采用new关键字新建一个字符串对象。这两种方式在性能和内存占用方面存在着差别。

3.2采用字面值的方式创建字符串对象

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

采用字面值的方式创建一个字符串时，JVM首先会去字符串池中查找是否存在"aaa"这个对象，如果不存在，则在字符串池中创建"aaa"这个对象，然后将池中"aaa"这个对象的引用地址返回给字符串常量str，这样str会指向池中"aaa"这个字符串对象；如果存在，则不创建任何对象，直接将池中"aaa"这个对象的地址返回，赋给字符串常量。

对于上述的例子：这是因为，创建字符串对象str2时，字符串池中已经存在"aaa"这个对象，直接把对象"aaa"的引用地址返回给str2，这样str2指向了池中"aaa"这个对象，也就是说str1和str2指向了同一个对象，因此语句System.out.println(str1== str2)输出：true

3.3采用new关键字新建一个字符串对象 

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);
    }
}
运行结果：
false

采用new关键字新建一个字符串对象时，JVM首先在字符串常量池中查找有没有"aaa"这个字符串对象，如果有，则不在池中再去创建"aaa"这个对象了，直接在堆中创建一个"aaa"字符串对象，然后将堆中的这个"aaa"对象的地址返回赋给引用str1，这样，str1就指向了堆中创建的这个"aaa"字符串对象；如果没有，则首先在字符串常量池池中创建一个"aaa"字符串对象，然后再在堆中创建一个"aaa"字符串对象，然后将堆中这个"aaa"字符串对象的地址返回赋给str1引用，这样，str1指向了堆中创建的这个"aaa"字符串对象。

对于上述的例子：

因为，采用new关键字创建对象时，每次new出来的都是一个新的对象，也即是说引用str1和str2指向的是两个不同的对象，因此语句

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

字符串池的实现有一个前提条件：String对象是不可变的。因为这样可以保证多个引用可以同时指向字符串池中的同一个对象。如果字符串是可变的，那么一个引用操作改变了对象的值，对其他引用会有影响，这样显然是不合理的。

3.4字符串池的优缺点

字符串池的优点就是避免了相同内容的字符串的创建，节省了内存，省去了创建相同字符串的时间，同时提升了性能；另一方面，字符串池的缺点就是增加了JVM在常量池中遍历对象所需要的时间，不过其时间成本相比而言比较低。

4字符串常量池和运行时常量池之间的藕断丝连

博主为啥要把他俩放在一起讲呢，主要是随着JDK的改朝换代，字符串常量池有很大的变动，和运行时常量池有关。而且网上众说纷纭，我真的在看的时候ctm了，所以博主花很长时间把这一块讲明白，如果有错误或者异议可以通知博主。博主一定会在第一时间参与讨论

4.1常量池和字符串常量池的版本变化

  • 在JDK1.7之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代
  • 在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说 字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代
  • 在JDK1.8 hotspot移除了永久代用元空间(Metaspace)取而代之, 这时候字符串常量池还在堆, 运行时常量池还在方法区, 只不过方法区的实现从永久代变成了元空间(Metaspace)

4.2String.intern在JDK6和JDK7之后的区别(重点)

JDK6和JDK7中该方法的功能是一致的，不同的是常量池位置的改变（JDK7将常量池放在了堆空间中），下面会具体说明。intern的方法返回字符串对象的规范表示形式。其中它做的事情是：首先去判断该字符串是否在常量池中存在，如果存在返回常量池中的字符串，如果在字符串常量池中不存在，先在字符串常量池中添加该字符串，然后返回引用地址 
String s1 = new String("1");
s1.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s1 == s2);

运行结果：
JDK6运行结果：false
JDK7运行结果：false
方法区在逻辑上就是堆的一个组成部分，只是各种jvm的实现不遵循而已

1、类加载过程

1.1、加载

查找和导入class文件。

1.2、链接

验证

检验载入的class文件的正确性，完整性。

准备

给类的静态变量分配存储空间，会赋对象类型的默认值。

解析

将class常量池中的符号引用转换成直接引用。

符号引用和直接引用的区别：

符号引用：java编译阶段不知道所引用的对象的实际地址，使用符号引用来代替

直接引用：能够直接定位到对象的指针，或相对偏移量。能定位到一个对象的内存实际地址。

1.3、初始化

对类的静态变量，代码块执行初始化操作，静态变量赋值顺序根据代码定义的顺序执行。

2、类的加载顺序

父类静态成员变量

父类静态代码块

子类静态成员变量

子类静态代码块

父类非静态成员变量

父类非静态代码块

父类构造方法

子类非静态成员变量

子类非静态代码块

子类构造方法

3、类加载时机

创建类实例-使用new关键字，反射，克隆，反序列化。

调用类的静态变量或者静态方法，或对静态变量进行赋值操作。

初始化子类时会先初始化父类。

虚拟机启时，包含main方法的启动类。

注意：

通过数组定义的引用类，不会造成类的初始化。

访问类的静态常量是不会造成类加载的。因为在编译时期，静态常量已经放入类的常量池中了。访问类静态常量其实是直接访问常量池中的常量，不需要加载类。

4、静态常量是什么时候赋值的

静态常量在编译阶段把初始值存入class文件的常量池中，在类的准备阶段，将值赋给静态变量。

5、什么是双亲委派

  1. 类加载器包括：BootstrapClassLoader、ExtensionClassLoader、 ApplicationClassLoader、自定义的类加载器。
  2. 双亲委派模型：如果一个类加载器收到了加载类的请求，首先交给父类加载器进行加载，如果父类加载器加载失败，当前类才会自己加载类。
  3. 双亲委派的作用：避免重复加载，父类已经加载子类不用加载，防止用户自定义加载器加载java核心的api，带来安全隐患。
  4. 一个类是否被加载是通过全类名和命名空间确定的，命名空间是加载类的加载器名。

6、如何自定义类加载器

继承classloader类，重写findClass方法。

final修饰的引用类型：是在堆内存new出来的；（如对象）可以被赋值一次，引用地址不可变，但对象里面的内容（如属性值）可以变。

static修饰的引用类型：是在加载类的时候，load到方法区的；是这个类的实例共有的类方法or属性；引用的地址可以变，里面具体的内容也可以变

static final修饰的引用类型：是在加载类的时候，load到方法区的（同static）；可以被赋值一次，引用地址不可变，但对象里面的内容（如属性值）可以变（同final）；

jvm 虚拟机 常量 final
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