探索JVM的底層秘密（一）——如何正確理解Java的常量池

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博主接下來將會更新整個系列的 《探索JVM的底層秘密》 文章，為大家完整的剖析JVM的底層原理，

作者最近在優化JVM記憶體模型這方面的內容，發現自己對于Java中的常量池的理解有點零碎，做個總結，于是就有了這篇文章，本篇文章所有知識點基于jdk8，
jdk6、jdk7不適用，如果有疑問，歡迎在評論區留言，廢話不多說，直接上代碼，

比如你寫了一段這樣的Java代碼，JVM是如何處理的呢？

1、Java代碼

public class StringTest2 {
    String name = "子牙";
    
    public static void main(String[] args) {
        StringTest2 obj = new StringTest2();
    }
}

2、class檔案之常量池（圖1）

3、默認構造方法位元組碼（圖2）

常量池分類

1、class檔案中的常量池

這個常量池中主要存放兩大類常量：字面量、符號參考，

字面量即文本字串，如index=10的Code、index=11的LineNumberTable……還有宣告為final的常量，

符號參考則屬于編譯原理方面的概念，包含三類：

• 類和介面的全限定名，如index=4存放的是CONSTANT_Class_info結構，指向的是類的全限定名
• 欄位的名稱和描述符，如index=3存放的是CONSTANT_Fieldref_info結構，指向的是欄位的名稱與描述符
• 方法的名稱和描述符，如index=17存放的是CONSTANT_Methodref_info結構，指向的是方法的名稱與描述符

2、運行時常量池

方法區的一部分，我們常說的常量池，就是指這一塊區域：方法區中的運行時常量池，

那資料是何時存入這塊區域的呢？是在類加載階段，類加載器子系統會將class檔案中的常量池中的資料封裝成相應的CONSTANT_*結構存入進去，

這里重點說下index=2的資料項，index=2對應的資料結構是CONSTANT_String，但是在類加載階段，index=2存盤的資料結構卻是JVM_CONSTANT_UnresolvedString，為什么會這樣呢？因為加載類的時候，還沒有決議字串字面量，即沒有將符號參考轉為直接參考，那何時決議的呢？執行引擎執行ldc指令的時候，不懂？往后看，

3、全域字串常量池

這個常量池在JVM層面就是一個StringTable，只存盤對java.lang.String實體的參考，而不存盤String物件的內容，

一般我們說一個字串進入了字串常量池其實是說在這個StringTable中保存了對它的參考，反之，如果說沒有在其中就是說StringTable中沒有對它的參考，

決議上面的代碼

基礎知識講完了，咱們來實戰一下，就以JVM處理上面貼出的代碼為例，給童鞋們分享一下執行流程：

1、呼叫javac命令編譯java檔案生成class檔案，class檔案中的常量池（圖1）

2、呼叫java命令開始運行這個class檔案，類加載器子系統將class檔案加載進記憶體，并將常量池中的資料封裝成相應的CONSTANT_*結構存入運行時常量池，這時候常量池中index=2的位置存放的是JVM_CONSTANT_UnresolvedString而不是JVM_CONSTANT_String_info

3、執行引擎運行StringTest2的默認建構式，即圖3，大家是否注意到ldc指令，那這個指令做了什么呢？執行引擎執行ldc指令時，會根據ldc后面的運算元去運行時常量池中查找對應的值，并判斷是否已完成決議，如果已決議就直接回傳字串在堆中的參考，即記憶體地址，如果沒有決議進去決議，那如何決議呢？

4、根據JVM_CONSTANT_UnresolvedString中存放的index去運行時常量池中查找CONSTANT_Utf8_info結構，這個結構存放了字串的具體內容及字串長度，然后判斷字串常量池中是否有這個字串的參考，如果有就直接回傳，如果沒有就去堆中創建一個對應內容的String物件，并將參考存盤在字串常量池中，這樣就完成了String型別的決議作業，

intern方法做了什么

如果當前字串內容存在于字串常量池中，即使用 equas() 方法回傳ture，那直接回傳此字串在常量池的參考，如果不在字串常量池中，那么在常量池創建一個參考并且指向堆中已存在的字串，然后回傳常量池中的地址，是不是有點抽象，對著面試題再看一遍，

注意：該方法是有回傳值的，回傳的是常量池中的地址，為什么要強調呢？看面試題，

==與equals

==比較的是參考，即記憶體地址，equals比較的是兩個物件的內容，

字串相關面試題剖析

如果你對Java中的常量池理解得不是很透徹，這道面試題你還真不一定能答上來，就算告訴了你答案你可能也會一臉懵逼，那這篇文章你已經看到這里了，我希望你已明了，建議同學們先不要看答案以及我的決議，先自己回答一下，然后給出自己的分析，再看答案，

1、上代碼

public class StringTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "子牙真帥";
        String s2 = "子牙真帥";

        String a = "子牙";

        String s3 = new String(a + "真帥");
        String s4 = new String(a + "真帥");

        System.out.println("s1 == s2: " + (s1 == s2));
        System.out.println("s2 == s3: " + (s2 == s3));
        System.out.println("s3 == s4: " + (s3 == s4));

        s3.intern();
        System.out.println("s2 == s3: " + (s2 == s3));

        s3 = s3.intern();
        System.out.println("s2 == s3: " + (s2 == s3));
    }
}

2、回傳結果

s1 == s2: true
s2 == s3: false
s3 == s4: false
s2 == s3: false
s2 == s3: true

3、決議

• 【s1 == s2: true】：因為s1、s2都指向字串常量池中同一字串：hello
• 【s2 == s3: false】：因為s2是指向字串常量池中的參考，s3是指向堆中的參考，自然不相等
• 【s3 == s4: false】：因為s3、s4是兩個不同的物件，自然不相等
• 【s2 == s3: false】：因為s3雖然呼叫了intern方法，但是未處理回傳值，所以s3依然是指向堆中的參考
• 【s2 == s3: true】：因為s3呼叫了intern方法，并且回傳給了s3，此時 s2、s3 都直接指向常量池的同一個字串，

好了，今天的文章就暫時先寫到這里了，如果本篇文章對你有幫助，想要繼續了解之后的更多JVM底層知識，請一定要點贊+關注，一鍵三連！