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詳解JVM之運(yùn)行時(shí)常量池

 更新時(shí)間:2021年06月02日 14:54:45   作者:flydean  
JVM在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)對class文件進(jìn)行加載,鏈接和初始化的過程。class文件中定義的常量池在JVM加載之后會(huì)發(fā)生什么神奇的變化呢?快來看一看吧。

class文件中的常量池

之前我們在講class文件的結(jié)構(gòu)時(shí),提到了每個(gè)class文件都有一個(gè)常量池,常量池中存了些什么東西呢?

字符串常量,類和接口名字,字段名,和其他一些在class中引用的常量。

運(yùn)行時(shí)常量池

但是只有class文件中的常量池肯定是不夠的,因?yàn)槲覀冃枰贘VM中運(yùn)行起來。

這時(shí)候就需要一個(gè)運(yùn)行時(shí)常量池,為JVM的運(yùn)行服務(wù)。

運(yùn)行時(shí)常量池和class文件的常量池是一一對應(yīng)的,它就是class文件的常量池來構(gòu)建的。

運(yùn)行時(shí)常量池中有兩種類型,分別是symbolic references符號引用和static constants靜態(tài)常量。

其中靜態(tài)常量不需要后續(xù)解析,而符號引用需要進(jìn)一步進(jìn)行解析處理。

什么是靜態(tài)常量,什么是符號引用呢? 我們舉個(gè)直觀的例子。

String site="www"

上面的字符串"www.com"可以看做是一個(gè)靜態(tài)常量,因?yàn)樗遣粫?huì)變化的,是什么樣的就展示什么樣的。

而上面的字符串的名字“site”就是符號引用,需要在運(yùn)行期間進(jìn)行解析,為什么呢?

因?yàn)閟ite的值是可以變化的,我們不能在第一時(shí)間確定其真正的值,需要在動(dòng)態(tài)運(yùn)行中進(jìn)行解析。

靜態(tài)常量詳解

運(yùn)行時(shí)常量池中的靜態(tài)常量是從class文件中的constant_pool構(gòu)建的??梢苑譃閮刹糠郑篠tring常量和數(shù)字常量。

String常量

String常量是對String對象的引用,是從class中的CONSTANT_String_info結(jié)構(gòu)體構(gòu)建的:

CONSTANT_String_info {
    u1 tag;
    u2 string_index;
}

tag就是結(jié)構(gòu)體的標(biāo)記,string_index是string在class常量池的index。

string_index對應(yīng)的class常量池的內(nèi)容是一個(gè)CONSTANT_Utf8_info結(jié)構(gòu)體。

CONSTANT_Utf8_info {
    u1 tag;
    u2 length;
    u1 bytes[length];
}

CONSTANT_Utf8_info是啥呢?它就是要?jiǎng)?chuàng)建的String對象的變種UTF-8編碼。

我們知道unicode的范圍是從0x0000 至 0x10FFFF。

變種UTF-8就是將unicode進(jìn)行編碼的方式。那是怎么編碼呢?

從上圖可以看到,不同的unicode范圍使用的是不同的編碼方式。

注意,如果一個(gè)字符占用多個(gè)字節(jié),那么在class文件中使用的是 big-endian 大端優(yōu)先的排列方式。

如果字符范圍在FFFF之后,那么使用的是2個(gè)3字節(jié)的格式的組合。

講完class文件中CONSTANT_String_info的結(jié)構(gòu)之后,我們再來看看從CONSTANT_String_info創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)String常量的規(guī)則:

規(guī)則一:如果String.intern之前被調(diào)用過,并且返回的結(jié)果和CONSTANT_String_info中保存的編碼是一致的話,表示他們指向的是同一個(gè)String的實(shí)例。

規(guī)則二:如果不同的話,那么會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的String實(shí)例,并將運(yùn)行時(shí)String常量指向該String的實(shí)例。最后會(huì)在這個(gè)String實(shí)例上調(diào)用String的intern方法。調(diào)用intern方法主要是將這個(gè)String實(shí)例加入字符串常量池。

數(shù)字常量

數(shù)字常量是從class文件中的CONSTANT_Integer_info, CONSTANT_Float_info, CONSTANT_Long_info和 CONSTANT_Double_info 構(gòu)建的。

符號引用詳解

符號引用也是從class中的constant_pool中構(gòu)建的。

對class和interface的符號引用來自于CONSTANT_Class_info。

對class和interface中字段的引用來自于CONSTANT_Fieldref_info。

class中方法的引用來自于CONSTANT_Methodref_info。

interface中方法的引用來自于CONSTANT_InterfaceMethodref_info。

對方法句柄的引用來自于CONSTANT_MethodHandle_info。

對方法類型的引用來自于CONSTANT_MethodType_info。

對動(dòng)態(tài)計(jì)算常量的符號引用來自于CONSTANT_MethodType_info。

對動(dòng)態(tài)計(jì)算的call site的引用來自于CONSTANT_InvokeDynamic_info。

String Pool字符串常量池

我們在講到運(yùn)行時(shí)常量池的時(shí)候,有提到String常量是對String對象的引用。那么這些創(chuàng)建的String對象是放在什么地方呢?

沒錯(cuò),就是String Pool字符串常量池。

這個(gè)String Pool在每個(gè)JVM中都只會(huì)維護(hù)一份。是所有的類共享的。

String Pool是在1.6之前是存放在方法區(qū)的。在1.8之后被放到了java heap中。

注意,String Pool中存放的是字符串的實(shí)例,也就是用雙引號引起來的字符串。

那么問題來了?

String name = new String("www");

到底創(chuàng)建了多少個(gè)對象呢?

總結(jié)

class文件中常量池保存的是字符串常量,類和接口名字,字段名,和其他一些在class中引用的常量。每個(gè)class都有一份。

運(yùn)行時(shí)常量池保存的是從class文件常量池構(gòu)建的靜態(tài)常量引用和符號引用。每個(gè)class都有一份。

字符串常量池保存的是“字符”的實(shí)例,供運(yùn)行時(shí)常量池引用。

以上就是詳解JVM之運(yùn)行時(shí)常量池的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于JVM之運(yùn)行時(shí)常量池的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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