编辑“︁常量池”︁

{{Note|本条目讲解的是'''JVM中的常量池'''，与编程语言中的常量池（如Java的`String`常量池）有部分重叠但属于不同维度的概念。}}

== 概述 ==
'''常量池（Constant Pool）'''是JVM方法区（Method Area）的一部分，用于存储编译期生成的各种字面量（Literal）和符号引用（Symbolic Reference）。它是[[Java虚拟机规范]]中定义的核心数据结构之一，直接影响类加载、内存分配和动态链接的过程。

=== 核心特性 ===
* '''编译期生成'''：由`javac`编译器在编译`.java`文件时创建
* '''静态存储'''：内容在类加载后存入方法区
* '''共享访问'''：同一类的多个实例共享同一份常量池
* '''动态链接'''：运行期间将符号引用解析为直接引用

== 常量池结构 ==
JVM常量池采用类似数组的索引结构，每个条目通过`#n`（如`#7`）的方式引用。主要包含以下类型：

{| class="wikitable"
|+ 常量池主要条目类型
! 类型 !! 示例 !! 说明
|-
| `CONSTANT_Class` || `#7 = Class #8` || 类/接口的符号引用
|-
| `CONSTANT_Fieldref` || `#9 = Fieldref #10.#11` || 字段的符号引用
|-
| `CONSTANT_Methodref` || `#12 = Methodref #13.#14` || 方法的符号引用
|-
| `CONSTANT_String` || `#15 = String #16` || 字符串字面量
|-
| `CONSTANT_Integer` || `#17 = Integer 123` || 整型字面量
|-
| `CONSTANT_Utf8` || `#18 = Utf8 "example"` || UTF-8编码字符串
|}

=== 内存模型 ===
<mermaid>
classDiagram
    class ClassFile {
        +magic: u4
        +constant_pool_count: u2
        +constant_pool: cp_info[]
        +...
    }
    class cp_info {
        +tag: u1
        +info: u1[]
    }
    ClassFile "1" *-- "1..*" cp_info
</mermaid>

== 代码示例 ==
以下Java代码演示常量池的实际使用：

<syntaxhighlight lang="java">
public class ConstantPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "JVM";
        String s2 = "JVM";
        System.out.println(s1 == s2);  // true
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 字节码分析 ===
通过`javap -v`命令查看编译后的常量池（节选）：
<syntaxhighlight lang="text">
Constant pool:
   #1 = Methodref          #4.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #21            // JVM
   ...
   #21 = Utf8               JVM
</syntaxhighlight>

输出结果为`true`，因为：
1. 编译器将字面量`"JVM"`存入常量池（`#2`）
2. `s1`和`s2`都指向常量池的同一引用

== 运行期行为 ==
JVM处理常量池的关键阶段：

=== 类加载阶段 ===
1. 验证常量池的格式合规性
2. 准备阶段分配内存空间
3. 解析阶段将符号引用转为直接引用

=== 符号引用解析 ===
解析过程遵循以下公式：
<math>
resolve(ref) = \begin{cases}
    direct\_address & \text{已解析}\\
    lookup\_and\_bind(ref) & \text{未解析}
\end{cases}
</math>

== 实际应用案例 ==
=== 字符串驻留（String Interning） ===
Java字符串常量池实际是运行时常量池的子集：
<syntaxhighlight lang="java">
String s1 = new String("Hello").intern();
String s2 = "Hello";
System.out.println(s1 == s2);  // true
</syntaxhighlight>

=== 动态代理生成 ===
`java.lang.reflect.Proxy`在运行时生成代理类时，会动态构建常量池：
<syntaxhighlight lang="java">
Proxy.newProxyInstance(
    loader, 
    new Class[]{Runnable.class}, 
    (proxy, method, args) -> null
);
</syntaxhighlight>

== 性能影响 ==
* '''优点'''：
  * 减少重复字面量的内存占用
  * 加速符号引用解析
* '''缺点'''：
  * 过大的常量池会增加方法区内存压力
  * 可能引发`OutOfMemoryError: Metaspace`

== 常见问题 ==
{{Q&A
|question = 常量池会存储基本类型的包装对象吗？
|answer = 不会。常量池仅存储编译期可知的字面量，如`Integer 100`（对应`CONSTANT_Integer`），但不会存储`new Integer(100)`这样的对象引用。
}}

{{Q&A
|question = 如何查看完整的常量池内容？
|answer = 使用`javap -v ClassName`命令，或通过ASM、ByteBuddy等字节码工具库编程访问。
}}

== 进阶知识 ==
=== 多版本常量池 ===
从Java 7开始，字符串常量池被移至堆内存，而其他常量池内容仍保留在方法区（元空间）。

=== 动态常量池 ===
通过`java.lang.invoke`包可以在运行时动态修改常量池（需开启`-XX:+UnlockExperimentalVMOptions`）。

== 参见 ==
* [[Java虚拟机规范]]第4章
* [[类文件结构]]
* [[方法区]]

[[Category:JVM]]
[[Category:Java内存模型]]

[[Category:计算机科学]]
[[Category:面试技巧]]
[[Category:JVM相关]]