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(duì)class文件進(jìn)行加載，鏈接和初始化的過(guò)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(lái)看一看吧。

class文件中的常量池

之前我們?cè)谥vclass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(lái)。

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(duì)應(yīng)的，它就是class文件的常量池來(lái)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(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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。可以分為兩部分：String常量和數(shù)字常量。

String常量

String常量是對(duì)String對(duì)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(duì)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(duì)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?cè)賮?lái)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(guò)，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。