詳解JVM之運行時常量池

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class文件中的常量池

之前我們在講class文件的結構時，提到瞭每個class文件都有一個常量池，常量池中存瞭些什麼東西呢？

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。

運行時常量池

但是隻有class文件中的常量池肯定是不夠的，因為我們需要在JVM中運行起來。

這時候就需要一個運行時常量池，為JVM的運行服務。

運行時常量池和class文件的常量池是一一對應的，它就是class文件的常量池來構建的。

運行時常量池中有兩種類型，分別是symbolic references符號引用和static constants靜態常量。

其中靜態常量不需要後續解析，而符號引用需要進一步進行解析處理。

什麼是靜態常量，什麼是符號引用呢？ 我們舉個直觀的例子。

String site=”www”

上面的字符串”www.com”可以看做是一個靜態常量，因為它是不會變化的，是什麼樣的就展示什麼樣的。

而上面的字符串的名字“site”就是符號引用，需要在運行期間進行解析，為什麼呢？

因為site的值是可以變化的，我們不能在第一時間確定其真正的值，需要在動態運行中進行解析。

靜態常量詳解

運行時常量池中的靜態常量是從class文件中的constant_pool構建的。可以分為兩部分：String常量和數字常量。

String常量

String常量是對String對象的引用，是從class中的CONSTANT_String_info結構體構建的：

CONSTANT_String_info {
    u1 tag;
    u2 string_index;
}

tag就是結構體的標記，string_index是string在class常量池的index。

string_index對應的class常量池的內容是一個CONSTANT_Utf8_info結構體。

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

CONSTANT_Utf8_info是啥呢？它就是要創建的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進行編碼的方式。那是怎麼編碼呢？

從上圖可以看到，不同的unicode范圍使用的是不同的編碼方式。

註意，如果一個字符占用多個字節，那麼在class文件中使用的是 big-endian 大端優先的排列方式。

如果字符范圍在FFFF之後，那麼使用的是2個3字節的格式的組合。

講完class文件中CONSTANT_String_info的結構之後，我們再來看看從CONSTANT_String_info創建運行時String常量的規則：

規則一：如果String.intern之前被調用過，並且返回的結果和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String的實例。

規則二：如果不同的話，那麼會創建一個新的String實例，並將運行時String常量指向該String的實例。最後會在這個String實例上調用String的intern方法。調用intern方法主要是將這個String實例加入字符串常量池。

數字常量

數字常量是從class文件中的CONSTANT_Integer_info, CONSTANT_Float_info, CONSTANT_Long_info和 CONSTANT_Double_info 構建的。

符號引用詳解

符號引用也是從class中的constant_pool中構建的。

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

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

class中方法的引用來自於CONSTANT_Methodref_info。

interface中方法的引用來自於CONSTANT_InterfaceMethodref_info。

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

對方法類型的引用來自於CONSTANT_MethodType_info。

對動態計算常量的符號引用來自於CONSTANT_MethodType_info。

對動態計算的call site的引用來自於CONSTANT_InvokeDynamic_info。

String Pool字符串常量池

我們在講到運行時常量池的時候，有提到String常量是對String對象的引用。那麼這些創建的String對象是放在什麼地方呢？

沒錯，就是String Pool字符串常量池。

這個String Pool在每個JVM中都隻會維護一份。是所有的類共享的。

String Pool是在1.6之前是存放在方法區的。在1.8之後被放到瞭java heap中。

註意，String Pool中存放的是字符串的實例，也就是用雙引號引起來的字符串。

那麼問題來瞭？

String name = new String(“www”）;

到底創建瞭多少個對象呢？

總結

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class都有一份。

運行時常量池保存的是從class文件常量池構建的靜態常量引用和符號引用。每個class都有一份。

字符串常量池保存的是“字符”的實例，供運行時常量池引用。

以上就是詳解JVM之運行時常量池的詳細內容，更多關於JVM之運行時常量池的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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