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Java?常量池詳解之字符串常量池實(shí)現(xiàn)代碼

 更新時(shí)間：2022年12月27日 10:30:08   作者：new?hilbert()  
這篇文章主要介紹了Java?常量池詳解之字符串常量池,本文結(jié)合示例代碼對(duì)java字符串常量池相關(guān)知識(shí)講解的非常詳細(xì)，需要的朋友可以參考下

在Java的內(nèi)存分配中，總共3種常量池：

Java 常量池詳解（二）class文件常量池 和 Java 常量池詳解（三）class運(yùn)行時(shí)常量池

1.字符串常量池(String Constant Pool）

在JDK1.7之前運(yùn)行時(shí)常量池邏輯包含字符串常量池存放在方法區(qū), 此時(shí)hotspot虛擬機(jī)對(duì)方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)為永久代
在JDK1.7 字符串常量池被從方法區(qū)拿到了堆中, 這里沒(méi)有提到運(yùn)行時(shí)常量池,也就是說(shuō)字符串常量池被單獨(dú)拿到堆,運(yùn)行時(shí)常量池剩下的東西還在方法區(qū), 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(shí)候字符串常量池還在堆, 運(yùn)行時(shí)常量池還在方法區(qū), 只不過(guò)方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)從永久代變成了元空間(Metaspace)

在這里插入圖片描述

1.1:字符串常量池在Java內(nèi)存區(qū)域的哪個(gè)位置？

  • 在JDK6.0及之前版本，字符串常量池是放在Perm Gen區(qū)(也就是方法區(qū))中；

  • 在JDK7.0版本，字符串常量池被移到了堆中了。至于為什么移到堆內(nèi)，大概是由于方法區(qū)的內(nèi)存空間太小了。
  • （堆內(nèi)是可以進(jìn)行回收的，然后方法區(qū)也是能回收的，但是本身區(qū)域內(nèi)存比較少，如果用的字符串常量太多了，也會(huì)拋java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace 異常）

1.2:字符串常量池是什么？

  • 在HotSpot VM里實(shí)現(xiàn)的string pool功能的是一個(gè)StringTable類，它是一個(gè)Hash表，默認(rèn)值大小長(zhǎng)度是1009；這個(gè)StringTable在每個(gè)HotSpot VM的實(shí)例只有一份，被所有的類共享。字符串常量由一個(gè)一個(gè)字符組成，放在了StringTable上。
  • 在JDK6.0中，StringTable的長(zhǎng)度是固定的，長(zhǎng)度就是1009，因此如果放入String Pool中的String非常多，就會(huì)造成hash沖突，導(dǎo)致鏈表過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)調(diào)用String#intern()時(shí)會(huì)需要到鏈表上一個(gè)一個(gè)找，從而導(dǎo)致性能大幅度下降；
  • 在JDK7.0中，StringTable的長(zhǎng)度可以通過(guò)參數(shù)指定：
-XX:StringTableSize=66666`

1.3 字符串常量池生成的時(shí)機(jī)？

String a = "a";

在這里插入圖片描述

全局字符串池里的內(nèi)容是在類加載完成，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，準(zhǔn)備階段之后在堆中生成字符串對(duì)象實(shí)例，然后將該字符串對(duì)象實(shí)例的引用值存到string pool中（記住：string pool中存的是引用值而不是具體的實(shí)例對(duì)象，具體的實(shí)例對(duì)象是在堆中開辟的一塊空間存放的）

在這里插入圖片描述

如何將String對(duì)象放入到常量池

  • “abc” 雙引號(hào)String 對(duì)象會(huì)自動(dòng)放入常量池
  • 調(diào)用String的intern 方法也會(huì)將對(duì)象放入到常量池中

String 對(duì)象代碼案例解析

public static void main(String[] args) {
    String a = "a";
    String b = "b";
    String c = "a" + "b";
    //生成兩個(gè)對(duì)象 一個(gè)"ab" ，一個(gè)新的String 對(duì)象value 值是ab
    //public String(String original) {
    //   this.value = original.value;
    //   this.hash = original.hash;
    //}
    String d = new String("ab"); 
    
    String e = a + "b";
    String f = a + b;
    String g = "ab";
    
   System.out.println(e == c);
   System.out.println(c == d);
   System.out.println(f == c);
   System.out.println(g == c);
   
   String e1 = e.intern();
   String c2 = c.intern();
   System.out.println(e1 == c2);
   System.out.println(e1 == c);
}

//運(yùn)行結(jié)果
false
false
false
true
true
true

String c =“a” + “b” 和String c = “a” + b （String b= “b”）的區(qū)別

String b = "b";
String c = "a" + "b"; 等價(jià)于 String c ="ab"
String c1 = "a" + b; 
 
// java 反編譯的結(jié)果  
 0 ldc #3 <b> //load constant  加載常量 "b"
 2 astore_1   // 存入變量1中
 3 ldc #4 <ab> //自動(dòng)識(shí)別了 
 5 astore_2
 6 new #7 <java/lang/StringBuilder>
 9 dup
10 invokespecial #8 <java/lang/StringBuilder.<init>>
13 ldc #2 <a>
15 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
18 aload_1
19 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
22 invokevirtual #10 <java/lang/StringBuilder.toString>
25 astore_3
26 return

(1) “a”+“b” 編譯器自動(dòng)識(shí)別了變成了 “ab” => 3 ldc #4
(2) “a” + b（變量）

  • 先new 了StringBuilder 對(duì)象，并初始化init
  • 然后bulider.append(“a”)
  • 從變量1（b）中取出值"b"
  • 然后執(zhí)行了bulider.append(“b”)
  • 最后執(zhí)行了builder.toString() 方法 給變量3（ c1）進(jìn)行賦值

new string(“abc”)創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象

答案：是兩個(gè) ，new string(xxxx)方法，xxxx傳入的是String對(duì)象。說(shuō)明xxxx也是String對(duì)象。

	 public String(String original) {
        this.value = original.value;
        this.hash = original.hash;
    }

String 是一個(gè)final 類型對(duì)象是不會(huì)變化的，如果發(fā)生變化，說(shuō)明其實(shí)是新的對(duì)象。

public final class String

解析public native String intern() 方法

如果常量池中存在當(dāng)前字符串, 就會(huì)直接返回當(dāng)前字符串. 如果常量池中沒(méi)有此字符串, 會(huì)將此字符串放入常量池中后, 再返回

native實(shí)現(xiàn)代碼:

\openjdk7\jdk\src\share\native\java\lang\String.c



Java_java_lang_String_intern(JNIEnv *env, jobject this) 
{ 
    return JVM_InternString(env, this); 
}


\openjdk7\hotspot\src\share\vm\prims\jvm.h


JNIEXPORT jstring JNICALL 
JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str);


\openjdk7\hotspot\src\share\vm\prims\jvm.cpp


JVM_ENTRY(jstring, JVM_InternString(JNIEnv *env, jstring str)) 
  JVMWrapper("JVM_InternString"); 
  JvmtiVMObjectAllocEventCollector oam; 
  if (str == NULL) return NULL; 
  oop string = JNIHandles::resolve_non_null(str); 
  //調(diào)用StringTable::intern 方法
  oop result = StringTable::intern(string, CHECK_NULL);
  return (jstring) JNIHandles::make_local(env, result); 
JVM_END


\openjdk7\hotspot\src\share\vm\classfile\symbolTable.cpp


oop StringTable::intern(Handle string_or_null, jchar* name, int len, TRAPS) { 
  //根據(jù)名字找到對(duì)應(yīng)hash下標(biāo)
  unsigned int hashValue = java_lang_String::hash_string(name, len); 
  int index = the_table()->hash_to_index(hashValue); 
  //順著對(duì)應(yīng)的鏈表查找對(duì)應(yīng)的值
    oop string = the_table()->lookup(index, name, len, hashValue); 
  // Found 
  if (string != NULL) return string; 
  // Otherwise, add to symbol to table 
  return the_table()->basic_add(index, string_or_null, name, len, 
                                hashValue, CHECK_NULL); 
}


\openjdk7\hotspot\src\share\vm\classfile\symbolTable.cpp


oop StringTable::lookup(int index, jchar* name, int len, unsigned int hash) { 
  for (HashtableEntry<oop>* l = bucket(index); l != NULL; l = l->next()) { 
    if (l->hash() == hash) { 
      if (java_lang_String::equals(l->literal(), name, len)) { 
        return l->literal(); 
      } 
    } 
  } 
  return NULL; 
}


1.它的大體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)就是:JAVA 使用 jni 調(diào)用c++實(shí)現(xiàn)的StringTable的intern方法。


2.要注意的是，String的String Pool是一個(gè)固定大小的Hashtable，默認(rèn)值大小長(zhǎng)度是1009，如果放進(jìn)String Pool的String非常多，就會(huì)造成Hash沖突嚴(yán)重，從而導(dǎo)致鏈表會(huì)很長(zhǎng)，而鏈表長(zhǎng)了后直接會(huì)造成的影響就是當(dāng)調(diào)用String.intern時(shí)性能會(huì)大幅下降。




Interger 包裝類的池化技術(shù)




public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
   
    @Native public static final int   MIN_VALUE = 0x80000000;

  
    @Native public static final int   MAX_VALUE = 0x7fffffff;

    //緩存-128到127的值在IntegerCache里面，可以進(jìn)行共享
    private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];
    
        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;
    
            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);
    
            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }
    
        private IntegerCache() {}
    }
    
    public static Integer valueOf(int i) {
        //是不是在-128到127里面，不是的話就生成新的Integer
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }
}        



Integer 對(duì)象代碼案例解析


public void test(){
    Integer i1 = 10;
    Integer i2 = 10;
    Integer i3 = new Integer(10);//新對(duì)象
    Integer i4 = new Integer(10);//新對(duì)象
    Integer i5 = Integer.valueOf(10);//從緩存池里面獲取。
    Integer i6 = Integer.valueOf(128);
    Integer i7 = 128;

    System.out.println(i1 == i2); // true
    System.out.println(i2 == i3); // false
    System.out.println(i3 == i4); // false
    System.out.println(i1 == i5); // true
    System.out.println(i6 == i7); // false
}

//運(yùn)行結(jié)果：
true
false
false
true
false


為啥Integer i1 =10 跟Integer.valueOf(10) 是相等的？


因?yàn)镮nteger i1 = 10 底層原理是 Integer i1 = Integer.valueof(10)


  //Integer i1 =10 反編譯的結(jié)果
  0 bipush 10
  2 invokestatic #14 <java/lang/Integer.valueOf> //調(diào)用了Integer.valueof方法
  5 astore_1


為啥Integer i1 =128 跟Integer.valueOf(128) 是不相等的？


因?yàn)槌^(guò)-128～127 這個(gè)范圍，就不在緩存池里面，不能共享都是新new 出來(lái)的


public static Integer valueOf(int i) {
        //是不是在-128到127里面，不是的話就生成新的Integer
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }


問(wèn)題：包裝類對(duì)象池是不是 JVM 常量池的一種？


  • 包裝類的對(duì)象池是池化技術(shù)的應(yīng)用，并非是虛擬機(jī)層面的東西，而是 Java 在類封裝里實(shí)現(xiàn)的，IntegerCache 是 Integer在內(nèi)部維護(hù)的一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類，用于對(duì)象緩存。
  • Integer 對(duì)象池在底層實(shí)際上就是一個(gè)變量名為 cache 的數(shù)組，里面包含了 -128 ～ 127 的 Integer 對(duì)象實(shí)例。使用對(duì)象池的方法就是通過(guò) Integer.valueOf() 返回 cache 中的對(duì)象，像 Integer i = 10這種自動(dòng)裝箱實(shí)際上也是調(diào)用 Integer.valueOf() 完成的
  • 這和常量池中字面量的保存有很大區(qū)別，Integer 不需要顯示地出現(xiàn)在代碼中才添加到池中，初始化時(shí)它已經(jīng)包含了所有需要緩存的對(duì)象


到此這篇關(guān)于Java 常量池詳解之字符串常量池的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java字符串常量池內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

                            
                            

                        

                        
                        

                            
                        

                        
                        

                            
                        

                        

                        

                            
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