java学习——浅谈Java常量池

一、概述

常量池：编译期被确定，*.class文件中的一部分，包含字面量（Literal）和符号引用（Symbolic Reference）。
字面量：文本字符串、声明为final的常量值(int/long/double...)等。
符号引用：类和接口的完全限定名（Fully Qualified Name）、字段的名称和描述符（Descriptor）、方法的名称和描述符。
运行时常量池：方法区的一部分，jvm在完成类装载操作后，将class文件中的常量池载入内存并保存在方法区中。
JDK1.6之前字符串常量池位于方法区。
JDK1.7字符串常量池已经被移至堆。
JDK1.8字符串常量池位移至元空间。

二、字符串常量池

字符串常量池属于运行时常量池的一部分

String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = "Hel" + "lo";
String s4 = "Hel" + new String("lo");
String s5 = new String("Hello");
String s6 = s5.intern();
String s7 = "H";
String s8 = "ello";
String s9 = s7 + s8;
          
System.out.println(s1 == s2);  // true
System.out.println(s1 == s3);  // true
System.out.println(s1 == s4);  // false
System.out.println(s1 == s9);  // false
System.out.println(s4 == s5);  // false
System.out.println(s1 == s6);  // true

java中==比较的是内存地址

s1 == s2 (true)，s1、s2赋值时均使用的字符串字面量"Hello"，在编译期间，这种字面量会直接放入class文件的常量池中，载入运行时常量池后，s1、s2指向的是同一个内存地址。
s1 == s3 (true)，s3虽然是动态拼接出来的字符串，但所有参与拼接的部分都是已知的字面量，在编译期间，这种拼接会被优化，因此String s3 = "Hel" + "lo";在class文件中被优化成String s3 = "Hello";，所以s1 == s3成立。
s1 == s4 (false)，s4虽然也是拼接出来的，但new String("lo")这部分不是已知字面量，编译器不会优化，必须等到运行时才可以确定结果，所以s4指向堆中某个地址。

s4.jpg
s1 == s9 (false)，s9是s7、s8两个变量拼接，都是不可预料的，编译器不作优化，运行时拼接成新字符串存于堆中某个地址。

s9.png
s4 == s5 (false)，二者都在堆中，但地址不同。
s1 == s6 (true)，这两个相等完全归功于intern()方法，s5在堆中，内容为"Hello" ，intern方法会尝试将"Hello"字符串添加到常量池中，并返回其在常量池中的地址，因为常量池中已经有了"Hello"字符串，所以intern方法直接返回地址；而s1在编译期就已经指向常量池了，因此s1和s6指向同一地址，相等。

以上所讲仅涉及字符串常量池，实际上还有整型常量池、浮点型常量池等等，但都大同小异
数值类型的常量池不可以手动添加常量，程序启动时常量池中的常量就已经确定了，比如整型常量池中的常量范围：-128~127，只有这个范围的数字可以用到常量池。

三个非常重要的结论：

必须要关注编译期的行为，才能更好的理解常量池。
运行时常量池中的常量，基本来源于各个class文件中的常量池。
程序运行时，除非手动向常量池中添加常量(比如调用intern方法)，否则jvm不会自动添加常量到常量池。

三、常量池溢出

/**
 * jdk1.6 -XX:MaxPermSize=5M OutOfMemoryError: PermGen space
 * jdk1.7 -Xmx5M OutOfMemoryError: Java heap space
 * jdk1.8 -Xmx5M OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
 * jdk1.8 -XX:MaxMetaspaceSize=2M OutOfMemoryError: Metaspace
 */
public class ConstantPoolOOM {

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    int index = 0;
    while (true) {
      list.add(String.valueOf(index++).intern());
    }
  }
}

jdk1.6运行时常量池在方法区中，设置-XX:MaxPermSize=5M，导致OutOfMemoryError: PermGen space
jdk1.7运行时常量池在堆中，仅仅保存常量的引用，常量对象在堆中，设置-Xmx5M，导致OutOfMemoryError: Java heap space
jdk1.8运行时常量池在元空间中，仅仅保存常量的引用，常量对象在堆中，
设置-XX:MaxMetaspaceSize=2M，导致OutOfMemoryError: Metaspace
设置-Xmx5M，导致OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

四、jdk1.6和1.7+常量池的差异

/**
 * jdk1.6 false false
 * jdk1.7+ true false
 */
public class ConstantPoolTest {

  public static void main(String[] args) {
    String str1=new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();
    System.out.println(str1.intern()==str1);
    String str2=new StringBuilder("ja").append("va").toString();
    System.out.println(str2.intern()==str2);
  }
}

上面代码在jdk1.6中执行会打印两个false
1.6中intern()方法会把首次出现的字符串实例复制到运行时常量池(方法区)中，并返回方法区中这个实例的地址，而str1 str2的地址都在堆中，所以两次都打印false。
在jdk1.7种执行第一个会打印true，第二个会打印false
1.7以后版本intern()方法会把首次出现的字符串实例的引用运行时常量池中，
"计算机软件"是首次出现的字符串，会把str1的引用存入运行时常量池，所以str1.intern()返回的就是str1的引用，打印true。
"java"在创建str2对象之前已出现过，运行时常量池中已经存在，所以打印false。

参考资料：
http://www.cnblogs.com/iyangyuan/p/4631696.html
https://segmentfault.com/a/1190000010412582