Java常量池解析與字符串intern簡(jiǎn)介
在Java應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí),Java虛擬機(jī)會(huì)保存一份內(nèi)部的運(yùn)行時(shí)常量池,它區(qū)別于class文件的常量池,是class文件常量池映射到虛擬機(jī)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 關(guān)于class文件常量池的部分可以參考之前的博文實(shí)例探索Class文件。
1.CONSTANT_Class入口解析
數(shù)組類(lèi)的符號(hào)解析較為特殊。若是基本類(lèi)型數(shù)組,那么虛擬機(jī)將創(chuàng)建該基本類(lèi)型的新數(shù)組類(lèi),并創(chuàng)建一個(gè)Class實(shí)例來(lái)代表該類(lèi)型,數(shù)組類(lèi)的定義類(lèi)加載 器為 啟動(dòng)類(lèi)加載器。若是引用類(lèi)型的數(shù)組,那么在此之前還會(huì)進(jìn)行引用類(lèi)型的解析,數(shù)組類(lèi)的定義類(lèi)加載器為引用類(lèi)型的定義類(lèi)加載器。
非數(shù)組類(lèi)和接口的的解析將經(jīng)歷以下步驟:
(1).加載該類(lèi)型和其所有的超類(lèi)型
如果該類(lèi)型在此之前已經(jīng)裝載到了虛擬機(jī)的當(dāng)前命名空間,那么直接使用已經(jīng)被裝載的類(lèi)型即可,否則由引用的發(fā)起類(lèi)的初始類(lèi)加載器進(jìn)行加載。對(duì)目標(biāo)類(lèi)型 的超類(lèi)的加載必然是在對(duì)當(dāng)前類(lèi)型加載完的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,因?yàn)橹挥屑虞d完當(dāng)前類(lèi)型,才能從class文件的super_class域找到其直接超類(lèi)的符號(hào)引 用,再遞歸進(jìn)行解析和加載,直至java.lang.Object類(lèi)。而在遞歸返回的過(guò)程中,會(huì)檢查interfaces域以查看實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展了哪些接口, 并再次遞歸遍歷對(duì)接口的符號(hào)引用。
(2).檢查訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限
隨后是對(duì)目標(biāo)類(lèi)型的連接和初始化,這樣才可以正常使用該類(lèi)型。前面提到,對(duì)目標(biāo)類(lèi)型的初始化需要其所有超類(lèi)都必須進(jìn)行初始化(超接口不是必須的), 并且,由于已經(jīng)對(duì)其超類(lèi)進(jìn)行了加載,所以不必再依賴(lài)于自該類(lèi)向Object類(lèi)的解析順序,而是從Object類(lèi)向該類(lèi)進(jìn)行初始化。類(lèi)型的連接和初始化步驟 如下:
(3).類(lèi)型校驗(yàn)
(4).類(lèi)型準(zhǔn)備
(5).類(lèi)型解析(可推遲)
注意該過(guò)程是對(duì)被引用類(lèi)型及其超類(lèi)的符號(hào)引用的解析,因?yàn)閷?duì)于被引用類(lèi)型的某些符號(hào)引用不會(huì)立刻用到,故該步驟之前是嚴(yán)格意義上屬于發(fā)起引用的類(lèi)型 的符號(hào) 解析的過(guò)程。只有在主動(dòng)使用被引用類(lèi)型的這些符號(hào)引用所指向的類(lèi)型時(shí),才會(huì)對(duì)這些符號(hào)引用進(jìn)行解析,對(duì)其所指向的類(lèi)型進(jìn)行裝載、連接和初始化。
(6).類(lèi)型初始化
2.CONSTANT_Fieldref入口解析
由于一個(gè)類(lèi)型不會(huì)含有其超類(lèi)型所定義的字段,所以對(duì)目標(biāo)字段的搜索將會(huì)從字段所 指向的類(lèi)型開(kāi)始,從該類(lèi)型開(kāi)始搜索,再遞歸搜索其所實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展的接口,再遞歸搜索其超類(lèi),直至找到目標(biāo)字段,并會(huì)將運(yùn)行時(shí)常量池的該字段入口標(biāo)記為已解 析,并在該常量池的數(shù)據(jù)上改為對(duì)這個(gè)字段的直接引用。
3.CONSTANT_Methodref入口解析
與字段的搜索類(lèi)似但有所不同,其搜索順序?qū)脑擃?lèi)型開(kāi)始,再遞歸搜索其超類(lèi),在遞歸搜索其所實(shí)現(xiàn)或擴(kuò)展的接口。
4.CONSTANT_InterfaceMethodRef入口解析
對(duì)接口方法的搜索就是從被解析的接口開(kāi)始,向其超接口遞歸搜索。
5.CONSTANT_String入口解析
Java虛擬機(jī)會(huì)將字符串處理為一個(gè)字符串對(duì)象加以維護(hù),而虛擬機(jī)所維護(hù)的就是一張 字符串池,它包含所有被”拘留”的字符串對(duì)象的引用。對(duì)CONSTANT_String常量池的解析首先就要查看字符串池中該字符串對(duì)象的引用是否存在, 如果存在則直接把常量池?cái)?shù)據(jù)解析為該字符串對(duì)象的引用,若不存在,那么就需要根據(jù)這個(gè)字符串序列創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象,并將其引用加入到字符串池中,并將常 量池?cái)?shù)據(jù)解析為該引用。
也可以使用String對(duì)象的intern對(duì)象來(lái)拘留一個(gè)字符串(注意并非字符串對(duì)象),若該字符串池中存在對(duì)該字 符串序列的對(duì)象的引用,那么直接返回該引用即可,否則,將會(huì)拘留該字符串,但注意拘留返回的字符串對(duì)象引用將不會(huì)指向原String對(duì)象,因?yàn)樵? String對(duì)象位于Java堆,而字符串池的對(duì)象是虛擬機(jī)所創(chuàng)建的,由虛擬機(jī)所維護(hù)。
- package com.ice.intern;
- public class InternTest {
- public static void main(String args[]){
- String a = new String("123");
- String b = a;
- String c = new String("123");;
- System.out.println("before intern:");
- System.out.println("a = b ? :" + (a == b));
- System.out.println("a = c ? :" + (a == c));
- a = a.intern();
- c = c.intern();
- System.out.println("after intern:");
- System.out.println("a = b ? :" + (a == b));
- System.out.println("a = c ? :" + (a == c));
- }
- }
結(jié)果如下:
(6).其他類(lèi)型(數(shù)據(jù)基本類(lèi)型)入口解析
直接使用常量池所包含的常量值即可
6.直接引用
常量池解析最終將符號(hào)引用替換成為直接引用。指向類(lèi)型、類(lèi)變量和類(lèi)方法的直接引用可能為在方法區(qū)的指針。而指向?qū)嵗兞亢蛯?shí)例方法的直接引用是從對(duì)象映像的開(kāi)始到該實(shí)例變量或方法表的偏移。
實(shí)例變量的組織方式為:從Object類(lèi)開(kāi)始到該實(shí)例的類(lèi)型,將類(lèi)中聲明的實(shí)例變量按在class文件中出現(xiàn)的順序依次放在對(duì)象映像中。
實(shí)例方法的組織方式較為類(lèi)似:從Object類(lèi)開(kāi)始到該實(shí)例的類(lèi)型,將類(lèi)中聲明的實(shí)例方法指針按在class文件中出現(xiàn)的順序依次放在對(duì)象映像中。但對(duì)于重寫(xiě)的方法將出現(xiàn)在超類(lèi)對(duì)應(yīng)的位置(該方法***次出現(xiàn)的位置)。
但是訪(fǎng)問(wèn)接口方法就不能簡(jiǎn)單地通過(guò)方法表的偏移量來(lái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn),而必須搜索對(duì)象的類(lèi)的方法表來(lái)找到該方法。
比如Factory接口分別由A和B來(lái)實(shí)現(xiàn)其produce()方法,但由于A和B不能保證由同一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Factory接口的超類(lèi)派生,即有著同樣的produce()方法偏移,那么就無(wú)法通過(guò)方法表的偏移來(lái)訪(fǎng)問(wèn)Factory的produce()方法。
7.裝載約束
對(duì)于一個(gè)類(lèi)型指向另一個(gè)類(lèi)型的符號(hào)引用,如果引用的類(lèi)型和被引用類(lèi)型并非由同一個(gè)初始加載器加載(可能通過(guò)用戶(hù)自定 義ClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)),那么虛擬機(jī)就必須確保被引用類(lèi)型在不同的命名空間中保持一致。這樣就通過(guò)自定義ClassLoader來(lái)加載不受信類(lèi) 型后,就不會(huì)發(fā)生解析對(duì)被引用類(lèi)型的符號(hào)引用時(shí),把受信的類(lèi)型當(dāng)做已經(jīng)被解析過(guò)的不受信類(lèi)型(因?yàn)閷?duì)方法的符號(hào)引用只有權(quán)限定名和描述符,并不會(huì)也無(wú)法得 知其初始類(lèi)加載器),從而調(diào)用了不受信類(lèi)型的方法訪(fǎng)問(wèn)受信類(lèi)型的受保護(hù)成員。