JAVA-常量及常量池

1.常量

常量表示程序运行过程种不可改变的值，主要作用如下：
1.代表常数，便于程序的重构和修改。
2.增加程序的可读性。
在java中，常量的语法格式只需要在变量前添加final即可。代码规范要求常量名称须用大写字母。
如：

final String USERNAME = "test";

也可以首先申明，再进行赋值，但是只能赋值一次：

final String USERNAME;
USERNAME = "test";

2.Java常量池

在java中，为了避免频繁的创建和销毁对象影响系统的性能，引入了常量池，通过常量池实现了对象的共享。
通过常量池，从而实现了以下好处：
1.节省内存空间，常量池中所有的相同对象会被合并，只占一个对象的空间。
2.节省运行时间，通过==对字符串比较，速度比equals()快。（在基本数据类型中，==比较的是数值；在复合数据类型中，比较的是内存地址。）
java的常量池可做如下分类：

2.1. 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。静态常量池主要用于存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量，类和接口的全限定名、字段名称和描述符、方法名称和描述符。

2.2. 运行时常量池：

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。
运行时常量池是方法区的一部分。在jvm1.8中，则是metaspace的一部分。
CLass文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
运行时常量池相对于CLass文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入CLass文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用比较多的就是String类的intern()方法。

3.基本数据类型包装类常量池

在java中，基本数据类型byte、char、int 、short、long、boolean的包装类 Byte、Character、Integer、Short、Long、Boolean都实现了常量池。

Integer int1 = 4;
Integer int2 = 4;
System.out.println(int1 == int2); //结果为true

正常情况下，Integer是一个对象，应该存放在堆区，但是上面的情况说明内存相等。查看Integer类源码，可以发现Integer对-128-127之间的数字做了一个缓存：

   public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

在静态代码区会有一个IntegerCache类，如果int数值在-128至127之间，则会写入cache。

private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

下面通过测试验证：

	public static void main(String... args) {

		Integer int1 = 127;
		Integer int2 = 127;
		System.out.println(int1 == int2); //打印结果为true
		Integer int3 = 128;
		Integer int4 = 128;
		System.out.println(int3 == int4);//打印结果为false

	}

这样即可以发现对于前面所说的包装类也是通过其产量池进行缓存的。
需要注意的是，对于float、double的包装类Float、Double并没有实现常量池缓存技术。

	Float f1 = 1.0f;
	Float f2 = 1.0f;
	System.out.println(f1==f2); //打印结果为false

另外对于包装类型的常量池缓存问题，还有一个需要注意的地方就是对于包装类，jvm虚拟机在一些情况下会自动装箱或拆箱，如果装箱了，则内存会分配在堆区，则通过==符号返回false。如果拆箱，则会用到常量池缓存。（一般发生在赋值、方法调用等情况会产生自动装箱与拆箱。）
见如下例：

Integer i1 = 10;
Integer i2 = 10;
Integer i3 = 0;
Integer i4 = new Integer(10);
Integer i5 = new Integer(10);
Integer i6 = new Integer(0);
System.out.println(i1==i2); //true 
System.out.println(i1==i2+i3);//true
System.out.println(i1==i4); //false
System.out.println(i4==i5); //false
System.out.println(i4==i5+i6);//true 运算导致等号右边是int 因此会将等号左边拆箱进行比较
System.out.println(10==i5+i6);//true

4.java字符串常量池

在java中，用String表示字符串。查看String的的源码，可以发现,Stirng都是由char数组构成的产量。

 private final char value[];

jvm为了避免重复创建过多的String对象，因此也会用常量池就行优化。在java代码中，所有代码中的字符串会被加入常量池。所有new的对象，会重新在堆内存中分配空间。String可以通过如下两种方式进行创建。

  String str1 = "abcd";//直接在常量池中得到对象
  String str2 = new String("abcd");//在堆中创建对象
  System.out.println(str1==str2);//false

需要注意如下几点：
1.jvm在编译的过程中，会对java代码进行优化，对于String字符串，凡是使用+号而又没有其他变量参与的表达式，都会合并为一个字符串并写入常量池。
2.对于所有包含new方式新建的对象（保含null）的+号连接的表达式，所产生的新对象不会放入常量池。
2.intern 方法可以将堆中的对象设置到常量池。
参考如下demo

String s1 = "hello";
String s2 = "hel" + "lo";
String s3 = "hel";
String s4 = s3+"lo";
String s5 = new String("hello");
String s6 = "hello"+null;
String s7 = new String("hel");
String s8 = s7 + "lo";
System.out.println(s1 == s2); // true 带+表达是被jvm优化合并为一个，常量池比较
System.out.println(s1 == s4);//false 表达式有变量，无法优化，新值在堆中
System.out.println(s1 == s5);//false s5是堆中 s1在常量池
System.out.println(s1 == s6);//false 表达式有null无法优化 其结果在堆中重新分配
System.out.println(s1 == s8);//false 堆中重新分配
String s9 = new String("hello").intern();
System.out.println(s1 == s9);//通过intern重新写入常量池