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>通过JVM原理理解字符串的比较
作者:中国IT实验室    来源:中国IT实验室    发布时间:2012-01-01      浏览次数:5871
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  Java中的字符串也是一连串的字符,但是与许多其他的计算机语言将字符串作为字符数组处理不同,Java将字符串作为String类型对象来处理。将字符串作为内置的对象处理允许Java提供十分丰富的功能特性以方便处理字符串。

  JVM运行时数据区的内存模型由五部分组成:

  (1)方法区

  (2)堆

  (3)JAVA栈

  (4)PC寄存器

  (5)本地方法栈

  对于String s = "haha" ,它的虚拟机指令:

  0: ldc "16; //String haha 2: astore_1 3: return

  ldc指令格式:

  ldc,index

  ldc指令过程:要执行ldc指令,JVM首先查找index所指定的常量池入口,在index指向的JVM常量池入口,JVM将会查找CONSTANT_Integer_info,CONSTANT_Float_info和CONSTANT_String_info入口。如果还没有这些入口,JVM会解析它们。而对于上面的hahaJVM会找到CONSTANT_String_info入口,同时,将把指向被拘留String对象(由解析该入口的进程产生)的引用压入操作数栈。

  astore_1指令格式:

  astore_1

  astore_1指令过程:要执行astore_1指令,JVM从操作数栈顶部弹出一个引用类型或者returnAddress类型值,然后将该值存入由索引1指定的局部变量中,即将引用类型或者returnAddress类型值存入局部变量1。

  return 指令的过程:

  从上面的ldc指令的执行过程可以得出:s的值是来自被拘留String对象(由解析该入口的进程产生)的引用,即可以理解为是从被拘留String对象的引用复制而来的,故我个人的理解是s的值是存在栈当中。上面是对于s值得分析,接着是对于"haha"值的分析,我们知道,对于String s = "haha" 其中"haha"值在JAVA程序编译期就确定下来了的。简单一点说,就是haha的值在程序编译成class文件后,就在class文件中生成了(大家可以用UE编辑器或其它文本编辑工具在打开class文件后的字节码文件中看到这个haha值)。执行JAVA程序的过程中,第一步是class文件生成,然后被JVM装载到内存执行。那么JVM装载这个class到内存中,其中的haha这个值,在内存中是怎么为其开辟空间并存储在哪个区域中呢?

  JVM常量池

  虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集和,包括直接常量(string,integer和floating point常量)和对其他类型,字段和方法的符号引用。对于String常量,它的值是在常量池中的。而JVM常量池在内存当中是以表的形式存在的,对于String类型,有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值,注意:该表只存储文字字符串值,不存储符号引用。说到这里,对JVM常量池中的字符串值的存储位置应该有一个比较明了的理解了。

  在介绍完JVM常量池的概念后,接着谈开始提到的"haha"的值的内存分布的位置。对于haha的值,实际上是在class文件被JVM装载到内存当中并被引擎在解析ldc指令并执行ldc指令之前,JVM就已经为haha这个字符串在常量池的CONSTANT_String_info表中分配了空间来存储haha这个值。

  既然haha这个字符串常量存储在常量池中,常量池是属于类型信息的一部分,类型信息也就是每一个被转载的类型,这个类型反映到JVM内存模型中是对应存在于JVM内存模型的方法区中,也就是这个类型信息中的JVM常量池概念是存在于在方法区中,而方法区是在JVM内存模型中的堆中由JVM来分配的。所以,haha的值是应该是存在堆空间中的。而对于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."":(Ljava/lang/String;)V   
9:   astore_1   
10:  return 

  new指令格式:new indexbyte1,indexbyte2

  new指令过程:

  要执行new指令,Jvm通过计算(indextype1<<8)|indextype2生成一个指向常量池的无符号16位索引。然后JVM根据计算出的索引查找JVM常量池入口。该索引所指向的常量池入口必须为CONSTANT_Class_info。如果该入口尚不存在,那么JVM将解析这个常量池入口,该入口类型必须是类。JVM从堆中为新对象映像分配足够大的空间,并将对象的实例变量设为默认值。最后JVM将指向新对象的引用objectref压入操作数栈。

  dup指令格式:dup

  dup指令过程:

  要执行dup指令,JVM复制了操作数栈顶部一个字长的内容,然后再将复制内容压入栈。本指令能够从操作数栈顶部复制任何单位字长的值。但绝对不要使用它来复制操作数栈顶部任何两个字长(long型或double型)中的一个字长。上面例中,即复制引用objectref,这时在操作数栈存在2个引用。

  ldc指令格式:ldc,index

  ldc指令过程:

  要执行ldc指令,JVM首先查找index所指定的常量池入口,在index指向的JVM常量池入口,JVM将会查找CONSTANT_Integer_info,CONSTANT_Float_info和CONSTANT_String_info入口。如果还没有这些入口,JVM会解析它们。而对于上面的haha,JVM会找到CONSTANT_String_info入口,同时,将把指向被拘留String对象(由解析该入口的进程产生)的引用压入操作数栈。

  invokespecial指令格式:invokespecial,indextype1,indextype2

  invokespecial指令过程:对于该类而言,该指令是用来进行实例初始化方法的调用。上面例子中,即通过其中一个引用调用String类的构造器,初始化对象实例,让另一个相同的引用指向这个被初始化的对象实例,然后前一个引用弹出操作数栈。

  astore_1指令格式:astore_1

  astore_1指令过程:

  要执行astore_1指令,JVM从操作数栈顶部弹出一个引用类型或者returnAddress类型值,然后将该值存入由索引1指定的局部变量中,即将引用类型或者returnAddress类型值存入局部变量1。

  return 指令的过程:

  从方法中返回,返回值为void,要执行astore_1指令,JVM从操作数栈顶部弹出一个引用类型或者returnAddress类型值,然后将该值存入由索引1指定的局部变量中,即将引用类型或者returnAddress类型值存入局部变量1。

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