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          在本文描述它們的區(qū)別之前,先來(lái)了解一下JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存模型。
          《深入JAVA虛擬機(jī)》書中是這樣描述的:JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存模型由五部分組成
          【1】方法區(qū)
          【2】堆
          【3】JAVA棧
          【4】PC寄存器
          【5】本地方法棧

          對(duì)于這樣的代碼:

          public class Test15 {
              
          public static void main(String[] args){
                  String a 
          = "haha";
              }

          }

          其中String s = "haha" 語(yǔ)句,通過(guò)javap -c Test15可以看到它的指令:
               0:   ldc     #16; //String haha   
               2:   astore_1
               3:   return

          對(duì)于上面虛擬機(jī)指令,其各自的指令流程在虛擬機(jī)規(guī)范中這樣描述到(結(jié)合上面實(shí)例):

          ldc指令格式:ldc,index
          ldc指令過(guò)程:
          要執(zhí)行l(wèi)dc指令,JVM首先查找index所指定的常量池入口,在index指向的常量池入口,JVM將會(huì)查找CONSTANT_Integer_info,CONSTANT_Float_info和CONSTANT_String_info入口。如果還沒有這些入口,JVM會(huì)解析它們。而對(duì)于上面的haha,JVM在運(yùn)行時(shí)環(huán)境中解析ldc指令時(shí),會(huì)找到CONSTANT_String_info入口,同時(shí),將把指向被拘留字符串對(duì)象(由解析該入口的進(jìn)程產(chǎn)生)的引用壓入操作數(shù)棧。
          備注:如果內(nèi)部拘留名單上沒有這個(gè)字符串對(duì)象的字符序列,JVM則按照這個(gè)字符序列創(chuàng)建一個(gè)新的字符串對(duì)象,并將這個(gè)對(duì)象的引用編入拘留名單表列表中。

          astore_1指令格式:astore_1
          astore_1指令過(guò)程:
          要執(zhí)行astore_1指令,JVM從操作數(shù)棧頂部彈出一個(gè)引用類型或者returnAddress類型值,然后將該值存入由索引1指定的局部變量中,即將引用類型或者returnAddress類型值存入局部變量1。

          return 指令的過(guò)程:
          從方法中返回,返回值為void。

          談一下我個(gè)人理解:
          從上面的ldc指令的執(zhí)行過(guò)程可以得出:s的值是來(lái)自被拘留String對(duì)象(由解析該入口的進(jìn)程產(chǎn)生)的引用,即可以理解為是從被拘留String對(duì)象的引用復(fù)制而來(lái)的,故我個(gè)人的理解是這個(gè)s引用的值是存在棧空間當(dāng)中。上面是對(duì)于s值得分析,接著是對(duì)于"haha"值的分析,我們知道,對(duì)于String s = "haha" 其中"haha"值在JAVA程序編譯期就確定下來(lái)了的。簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō),就是haha的值在程序編譯成class文件后,就在class文件中生成了(大家可以用UE編輯器或其它文本編輯工具在打開class文件后的字節(jié)碼文件中看到這個(gè)haha值)。執(zhí)行JAVA程序的過(guò)程中,第一步是class文件生成,然后被JVM裝載到內(nèi)存執(zhí)行。那么JVM裝載這個(gè)class到內(nèi)存中,其中的haha這個(gè)值,在內(nèi)存中是怎么為其開辟空間并存儲(chǔ)在哪個(gè)區(qū)域中呢?

          說(shuō)到這里,我們不妨先來(lái)了解一下JVM常量池這個(gè)結(jié)構(gòu),《深入JAVA虛擬機(jī)》書中有這樣的描述:

          常量池

          虛擬機(jī)必須為每個(gè)被裝載的類型維護(hù)一個(gè)常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個(gè)有序集和,包括直接常量(string,integer和floating point常量)和對(duì)其他類型,字段和方法的符號(hào)引用。對(duì)于String常量,它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內(nèi)存當(dāng)中是以表的形式存在的,對(duì)于String類型,有一張固定長(zhǎng)度的CONSTANT_String_info表用來(lái)存儲(chǔ)文字字符串值,注意:該表只存儲(chǔ)文字字符串值,不存儲(chǔ)符號(hào)引用。說(shuō)到這里,對(duì)常量池中的字符串值的存儲(chǔ)位置應(yīng)該有一個(gè)比較明了的理解了。

          在介紹完JVM常量池的概念后,接著談開始提到的"haha"的值的內(nèi)存分布的位置。對(duì)于haha的值,實(shí)際上是在class文件被JVM裝載到內(nèi)存當(dāng)中并被引擎在解析ldc指令并執(zhí)行l(wèi)dc指令之前,JVM就已經(jīng)為haha這個(gè)字符串在常量池的CONSTANT_String_info表中分配了空間來(lái)存儲(chǔ)haha這個(gè)值。既然haha這個(gè)字符串常量存儲(chǔ)在常量池中,根據(jù)《深入JAVA虛擬機(jī)》書中描述:常量池是屬于類型信息的一部分,類型信息也就是每一個(gè)被轉(zhuǎn)載的類型,這個(gè)類型反映到JVM內(nèi)存模型中是對(duì)應(yīng)存在于JVM內(nèi)存模型的方法區(qū)中,也就是這個(gè)類型信息中的常量池概念是存在于在方法區(qū)中,而方法區(qū)是在JVM內(nèi)存模型中的堆中由JVM來(lái)分配的。所以,haha的值是應(yīng)該是存在堆空間中的。

           

          而對(duì)于String s = new String("haha") ,它的JVM指令:
             0:   new     #16; //class String
             3:   dup
             4:   ldc     #18; //String haha
             6:   invokespecial   #20; //Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
             9:   astore_1
             10:  return
          對(duì)于上面虛擬機(jī)指令,其各自的指令流程在《深入JAVA虛擬機(jī)》這樣描述到(結(jié)合上面實(shí)例):
          new指令格式:new indexbyte1,indexbyte2
          new指令過(guò)程:
          要執(zhí)行new指令,Jvm通過(guò)計(jì)算(indextype1<<8)|indextype2生成一個(gè)指向常量池的無(wú)符號(hào)16位索引。然后JVM根據(jù)計(jì)算出的索引查找常量池入口。該索引所指向的常量池入口必須為CONSTANT_Class_info。如果該入口尚不存在,那么JVM將解析這個(gè)常量池入口,該入口類型必須是類。JVM從堆中為新對(duì)象映像分配足夠大的空間,并將對(duì)象的實(shí)例變量設(shè)為默認(rèn)值。最后JVM將指向新對(duì)象的引用objectref壓入操作數(shù)棧。

          dup指令格式:dup
          dup指令過(guò)程:
          要執(zhí)行dup指令,JVM復(fù)制了操作數(shù)棧頂部一個(gè)字長(zhǎng)的內(nèi)容,然后再將復(fù)制內(nèi)容壓入棧。本指令能夠從操作數(shù)棧頂部復(fù)制任何單位字長(zhǎng)的值。但絕對(duì)不要使用它來(lái)復(fù)制操作數(shù)棧頂部任何兩個(gè)字長(zhǎng)(long型或double型)中的一個(gè)字長(zhǎng)。上面例中,即復(fù)制引用objectref,這時(shí)在操作數(shù)棧存在2個(gè)引用。

          ldc指令格式:ldc,index
          ldc指令過(guò)程:
          要執(zhí)行l(wèi)dc指令,JVM首先查找index所指定的常量池入口,在index指向的常量池入口,JVM將會(huì)查找CONSTANT_Integer_info,CONSTANT_Float_info和CONSTANT_String_info入口。如果還沒有這些入口,JVM會(huì)解析它們。而對(duì)于上面的haha,JVM會(huì)找到CONSTANT_String_info入口,同時(shí),將把指向被拘留String對(duì)象(由解析該入口的進(jìn)程產(chǎn)生)的引用壓入操作數(shù)棧。

          invokespecial指令格式:invokespecial,indextype1,indextype2
          invokespecial指令過(guò)程:對(duì)于該類而言,該指令是用來(lái)進(jìn)行實(shí)例初始化方法的調(diào)用。鑒于該指令篇幅,具體可以查閱《深入JAVA虛擬機(jī)》中描述。上面例子中,即通過(guò)其中一個(gè)引用調(diào)用String類的構(gòu)造器,初始化對(duì)象實(shí)例,讓另一個(gè)相同的引用指向這個(gè)被初始化的對(duì)象實(shí)例,然后前一個(gè)引用彈出操作數(shù)棧。

          astore_1指令格式:astore_1
          astore_1指令過(guò)程:
          要執(zhí)行astore_1指令,JVM從操作數(shù)棧頂部彈出一個(gè)引用類型或者returnAddress類型值,然后將該值存入由索引1指定的局部變量中,即將引用類型或者returnAddress類型值存入局部變量1。

          return 指令的過(guò)程:
          從方法中返回,返回值為void。
          要執(zhí)行astore_1指令,JVM從操作數(shù)棧頂部彈出一個(gè)引用類型或者returnAddress類型值,然后將該值存入由索引1指定的局部變量中,即將引用類型或者returnAddress類型值存入局部變量1。


          通過(guò)上面6個(gè)指令,再看開頭程序的代碼,可以分析出,String s = new String("haha");中的haha值存儲(chǔ)在堆空間中,而s的值則是在棧空間中。
          上面是對(duì)s和haha值的內(nèi)存情況的分析和理解;那對(duì)于String s = new String("haha");語(yǔ)句,到底創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象呢?
          我的理解:這里"haha"本身就是常量池中的一個(gè)對(duì)象值,開始執(zhí)行這句話時(shí),是需要在常量池中來(lái)創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的。而在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行new String()時(shí),將常量池中的對(duì)象復(fù)制一份放到堆中,并且把堆中的這個(gè)對(duì)象的引用交給s持有。所以這條語(yǔ)句就創(chuàng)建了2個(gè)String對(duì)象。


          下面是一些String相關(guān)的常見問(wèn)題:

          String中的final用法和理解
          final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
          final StringBuffer b = new StringBuffer("222");
          a=b;//此句編譯不通過(guò)

          final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
          a.append("222");//編譯通過(guò)

          可見,final只對(duì)引用的"值"(即內(nèi)存地址)有效,它迫使引用只能指向初始指向的那個(gè)對(duì)象,改變它的指向會(huì)導(dǎo)致編譯期錯(cuò)誤。至于它所指向的對(duì)象的變化,final是不負(fù)責(zé)的。


          String 常量池問(wèn)題的幾個(gè)例子
          下面是幾個(gè)常見例子的比較分析和理解:
          [1]
          String a = "a1";
          String b = "a" + 1;
          System.out.println((a == b)); //result = true
          String a = "atrue";
          String b = "a" + "true";
          System.out.println((a == b)); //result = true
          String a = "a3.4";
          String b = "a" + 3.4;
          System.out.println((a == b)); //result = true
          分析:JVM對(duì)于字符串常量的"+"號(hào)連接,將程序編譯期,JVM就將常量字符串的"+"連接優(yōu)化為連接后的值,拿"a" + 1來(lái)說(shuō),經(jīng)編譯器優(yōu)化后在class中就已經(jīng)是a1。在編譯期其字符串常量的值就確定下來(lái),故上面程序最終的結(jié)果都為true。

          [2]
          String a = "ab";
          String bb = "b";
          String b = "a" + bb;
          System.out.println((a == b)); //result = false
          分析:JVM對(duì)于字符串引用,由于在字符串的"+"連接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序編譯期是無(wú)法確定的,即"a" + bb無(wú)法被編譯器優(yōu)化,只有在程序運(yùn)行期來(lái)動(dòng)態(tài)分配并將連接后的新地址賦給b。所以上面程序的結(jié)果也就為false。

          [3]
          String a = "ab";
          final String bb = "b";
          String b = "a" + bb;
          System.out.println((a == b)); //result = true
          分析:和[3]中唯一不同的是bb字符串加了final修飾,對(duì)于final修飾的變量,它在編譯時(shí)被解析為常量值的一個(gè)本地拷貝存儲(chǔ)到自己的常量池中或嵌入到它的字節(jié)碼流中。所以此時(shí)的"a" + bb和"a" + "b"效果是一樣的。故上面程序的結(jié)果為true。
          [4]
          String a = "ab";
          final String bb = getBB();
          String b = "a" + bb;
          System.out.println((a == b)); //result = false
          private static String getBB() {
           return "b";
          }
          分析:JVM對(duì)于字符串引用bb,它的值在編譯期無(wú)法確定,只有在程序運(yùn)行期調(diào)用方法后,將方法的返回值和"a"來(lái)動(dòng)態(tài)連接并分配地址為b,故上面程序的結(jié)果為false。

          看過(guò)上面4個(gè)例子進(jìn)一步看下面(針對(duì)的JVM版本是 java version "1.5.0_07"):
            [1]
            public class Test5 {
               public static void main(String[] args) {
                String a = "a";
                String b = "b";
                String c = "a" + "b";
               }
          }
          通過(guò)虛擬機(jī)指令角度來(lái)分析[1]:
              0:   ldc     #16; //String a   //將常量池中的a壓入操作數(shù)棧
              2:   astore_1                      //將引用a存放到1號(hào)局部變量中
              3:   ldc     #18; //String b   //將常量池中的b壓入操作數(shù)棧
              5:   astore_2                       //將引用b存放到2號(hào)局部變量中
              6:   ldc     #20; //String ab  //將被編譯器優(yōu)化有存儲(chǔ)于常量池中的值ab入操作數(shù)棧
              8:   astore_3                        //將引用c存放于3號(hào)局部變量中
              9:   return
            [2]
              public class Test5 {
               public static void main(String[] args) {
                String a = "a";
                String b = "b";
                String c = a + b;
               }
          }   
          通過(guò)虛擬機(jī)指令角度來(lái)分析[2]:
             0:   ldc     #16; //String a    //將常量池中的a壓入操作數(shù)棧
             2:   astore_1                        //將引用a存放到1號(hào)局部變量中
             3:   ldc     #18; //String b     //將常量池中的b壓入操作數(shù)棧      
             5:   astore_2                        //將引用b存放到2號(hào)局部變量中
             6:   new     #20; //class java/lang/StringBuilder      //檢查到非常量的相加,這時(shí)創(chuàng)建 StringBuilder 對(duì)象,將引用放入棧   
             9:   dup      //復(fù)制剛放入的引用(這時(shí)存在著兩個(gè)相同的引用)
             10:  aload_1   //從1號(hào)局部變量中加載數(shù)據(jù)引用a到操作數(shù)棧中
             11:  invokestatic    #22; //Method java/lang/String.valueOf:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;  //調(diào)用String類的valueOf方法
             14:  invokespecial   #28; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/String;)V    //對(duì)StringBulider對(duì)象進(jìn)行一些初始化
             17:  aload_2    //從2號(hào)局部變量中加載數(shù)據(jù)引用b到操作數(shù)棧中
             18:  invokevirtual   #31; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  //調(diào)用 StringBuilder的append方法,把字符串b添加進(jìn)去 
             21:  invokevirtual   #35; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;     //調(diào)用 StringBuilder的toString方法
             24:  astore_3       //將toString的結(jié)果保存至3號(hào)局部變量 
             25:  return            //結(jié)束程序返回
          可以看出,[2]的流程其實(shí)等價(jià)于下面JAVA代碼:
          String c =  new StringBuilder().append("a").append(b).toString();
          于此同時(shí),從上面[1]和[2]的分析結(jié)果中,不難推斷出String 引用采用連接運(yùn)算符(+)效率低下原因分析,形如這樣的代碼:
          public class Test {
              public static void main(String args[]) {
                  String s = null;
                  for(int i = 0; i < 100; i++) {
                      s += "a";
                  }
              }
          }
          每做一次 + 就產(chǎn)生個(gè) StringBuilder 對(duì)象,然后 append 后就扔掉。下次循環(huán)再到達(dá)時(shí)重新產(chǎn)生個(gè) StringBuilder 對(duì)象,然后 append 字符串,如此循環(huán)直至結(jié)束。 如果我們直接采用 StringBuilder 對(duì)象進(jìn)行 append 的話,我們可以節(jié)省 N - 1 次創(chuàng)建和銷毀對(duì)象的時(shí)間。所以對(duì)于在循環(huán)中要進(jìn)行字符串連接的應(yīng)用,一般都是用StringBuffer或StringBulider對(duì)象來(lái)進(jìn)行append操作。


          String對(duì)象的intern方法理解和分析:
          public class Test4 {
           private static String a = "ab"; 
           public static void main(String[] args){
            String s1 = "a";
            String s2 = "b";
            String s = s1 + s2;
            System.out.println(s == a);//false
            System.out.println(s.intern() == a);//true  
           }
          }

          這里用到j(luò)ava里面是一個(gè)常量池的問(wèn)題。對(duì)于s1+s2操作,其實(shí)是在堆里面重新創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象,s保存的是這個(gè)新對(duì)象在堆空間的的內(nèi)容,所以s與a的值是不相等的。而當(dāng)調(diào)用s.intern()方法,卻可以返回s在常量池中的地址值,因?yàn)閍的值存儲(chǔ)在常量池中,故s.intern和a的值相等。

           

           

           

           

           

          posted on 2008-05-12 21:43 cheng 閱讀(1616) 評(píng)論(0)  編輯  收藏 所屬分類: JBS
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