常量池详解（含栈、堆、方法区简析）

1 位置分布图

2 内存区域类型

寄存器：最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制；
堆：存放所有new出来的对象；
栈：存放基本类型的变量数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆（new 出来的对象）或者常量池中(对象可能在常量池里)（字符串常量对象存放在常量池中。）；
静态域：存放静态成员（static定义的）；
常量池：存放字符串常量对象和基本类型常量（public static final）。有时，在嵌入式系统中，常量本身会和其他部分分割离开(由于版权等其他原因)，所以在这种情况下，可以选择将其放在ROM中；
非RAM存储：硬盘等永久存储空间。

3 栈

int i = 2; //基本类型变量的数据
String s = "abc"; //s为引用
String s1 = new String("a"); //s1也是引用

4 堆

5 方法区

6 常量池(是方法区中的一块区域)

6.1 字符串与常量池的关系

对象的引用都是存储在栈中的，如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的对象就存储在常量池中，如果是运行期（new出来的）才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常量池中永远只有一份，在堆中有多份。

1 String s1 = "china";
2 String s2 = "china";
3 String s3 = "china";
4 String ss1 = new String("china");
5 String ss2 = new String("china");
6 String ss3 = new String("china");

对于通过new产生一个字符串（假设为”china”）时，会先去常量池中查找是否已经有了”china”对象，如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象，然后堆中再创建一个常量池中此”china”对象的拷贝对象。

这也就是有道面试题：String s = new String(“xyz”);产生几个对象？答：一个或两个，如果常量池中原来没有”xyz”,就是两个。

String a = "abc"; //执行时，在常量池中创建了一个值为 abc 的String对象
String b = "abc"; //执行时，因为常量池中存在 abc ，所以就不再创建新的String对象，而是使用已存在的
String c = new String("xyz"); //创建了2个对象（一个在常量池中，一个在堆中）
String d = new String("xyz"); //因为常量池中已存在 xyz，所以只创建了1个对象（在堆中）

6.2 基本类型的变量和常量

变量和引用存储在栈中，常量存储在常量池中。

1 int i1 = 9;
2 int i2 = 9;
3 int i3 = 9;
4 public static final int INT1 = 9;
5 public static final int INT2 = 9;
6 public static final int INT3 = 9;

对于成员变量和局部变量：成员变量就是方法外部，类的内部定义的变量；局部变量就是方法或语句块内部定义的变量。局部变量必须初始化。

形式参数是局部变量，局部变量的数据存在于栈内存中。栈内存中的局部变量随着方法的消失而消失。

成员变量存储在堆中的对象里面，由垃圾回收器负责回收。

下面给出一个实例：

 1 class BirthDate {2     private int day;3     private int month;4     private int year;    5     public BirthDate(int d, int m, int y) {6         day = d; 7         month = m; 8         year = y;9     }
10     省略get,set方法………
11 }
12
13 public class Test{14     public static void main(String args[]){15         int date = 9;
16         Test test = new Test();
17         test.change(date);
18         BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);
19     }
20
21     public void change(int i){22      i = 1234;
23     }
24 }

对于以上这段代码，date为局部变量，i,d,m,y都是形参为局部变量，day，month，year为成员变量。下面分析一下代码执行时候的变化：

main方法开始执行：int date = 9;

date局部变量，基础类型，引用和值都存在栈中。

Test test = new Test();

test为对象引用，存在栈中，对象(new Test())存在堆中。

test.change(date);

i为局部变量，引用和值存在栈中。当方法change执行完成后，i就会从栈中消失。

BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);

d1为对象引用，存在栈中，对象(new BirthDate())存在堆中，其中d，m，y为局部变量存储在栈中，且它们的类型为基础类型，因此它们的数据也存储在栈中。day,month,year为成员变量，它们存储在堆中(new BirthDate()里面)。当BirthDate构造方法执行完之后，d,m,y将从栈中消失。

5.main方法执行完之后，date变量，test，d1引用将从栈中消失，new Test(),new BirthDate()将等待垃圾回收。

6.3 常量池详解

Java中的常量池，实际上分为两种形态：静态常量池和运行时常量池。

所谓静态常量池，即*.class文件中的常量池，class文件中的常量池不仅仅包含字符串(数字)字面量，还包含类、方法的信息，占用class文件绝大部分空间。

而运行时常量池，则是jvm虚拟机在完成类装载操作后，将class文件中的常量池载入到内存中，并保存在方法区中，我们常说的常量池，就是指方法区中的运行时常量池。

以下面的例子来讲解常量池：

 1 String s1 = "Hello";2 String s2 = "Hello";3 String s3 = "Hel" + "lo";4 String s4 = "Hel" + new String("lo");5 String s5 = new String("Hello");6 String s6 = s5.intern();7 String s7 = "H";8 String s8 = "ello";9 String s9 = s7 + s8;
10
11 System.out.println(s1 == s2);  // true
12 System.out.println(s1 == s3);  // true
13 System.out.println(s1 == s4);  // false
14 System.out.println(s1 == s9);  // false
15 System.out.println(s4 == s5);  // false
16 System.out.println(s1 == s6);  // true

首先说明一点，在java 中，直接使用==操作符，比较的是两个字符串的引用地址，并不是比较内容，比较内容请用String.equals()。

s1 == s2这个非常好理解，s1、s2在赋值时，均使用的字符串字面量，说白话点，就是直接把字符串写死，在编译期间，这种字面量会直接放入class文件的常量池中，从而实现复用，载入运行时常量池后，s1、s2指向的是同一个内存地址，所以相等。

s1 == s3这个地方有个坑，s3虽然是动态拼接出来的字符串，但是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，编译器直接帮你拼好，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当然不相等，s4虽然也是拼接出来的，但new String(“lo”)这部分不是已知字面量，是一个不可预料的部分，编译器不会优化，必须等到运行时才可以确定结果，结合字符串不变定理，鬼知道s4被分配到哪去了，所以地址肯定不同。配上一张简图理清思路：

s1 == s9也不相等，道理差不多，虽然s7、s8在赋值的时候使用的字符串字面量，但是拼接成s9的时候，s7、s8作为两个变量，都是不可预料的，编译器毕竟是编译器，不可能当解释器用，所以不做优化，等到运行时，s7、s8拼接成的新字符串，在堆中地址不确定，不可能与方法区常量池中的s1地址相同。

s4 == s5已经不用解释了，绝对不相等，二者都在堆中，但地址不同。

s1 == s6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。

至此，可以得出三个非常重要的结论：

1、必须要关注编译期的行为，才能更好的理解常量池。

2、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。

3、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。

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，只不过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。