class常量池、运行时常量池和字符串常量池详解

类常量池、运行时常量池和字符串常量池这三种常量池，在Java中扮演着不同但又相互关联的角色。理解它们之间的关系，有助于深入理解Java虚拟机（JVM）的内部工作机制，尤其是在类加载、内存分配和字符串处理方面。

类常量池（Class Constant Pool）

每个Java类文件（.class文件）都具有自己的类常量池，它用于存储编译期生成的各种字面量（如文本字符串、final常量值等）和符号引用（比如类和接口的全名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符），这是静态的数据结构。类常量池在编译期间就已经被确定，并被保存在.class文件中。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

运行时常量池是类被加载到JVM时类常量池的内存版本：当Java类被加载到JVM时，类文件中的类常量池内容被读取并存入到运行时常量池中，这一过程是类加载的一部分。Java程序中的每个类或接口都有自己的运行时常量池，每个类或接口的运行时常量池是动态的，属于方法区的一部分。它不仅包含了从类文件中传来的所有常量，还可能包括JVM运行期间新生成的常量，因此，运行时常量池比类常量池的内容更加丰富。

注：Java 8彻底将永久代移除出了HotSpot JVM，将其原有的数据迁移至堆或元空间中，方法区移至元空间，字符串常量移至堆。元空间是使用本地内存(Native Memory)来存储类的元数据信息的

字符串常量池（String Constant Pool）

字符串常量池专门用于存储字符串常量。对于 Hotspot 虚拟机来说，类加载时，字符串字面量作为类常量池的一部分信息被载入运行时常量池中，它们以特殊的形式存储在运行时常量池中，此时它们并未被实例化为Java堆中的String对象。只有当这个字符串字面量被调用时，才会对其进行解析，即检查字符串常量池中是否已经存在相同内容的字符串对象。如果存在，就直接返回指向该对象的引用，如果不存在，虚拟机会在字符串常量池中创建一个对应的String实例，并返回这个新实例的引用。

这种处理方式的优势在于，可以减少在类加载阶段对内存的需求和降低开销，因为不是所有的字符串字面量在类的使用周期内都会被用到。同时，此方法延迟了String对象的实例化，直到它们真正被需要，这有助于提高性能并减少内存的无谓占用。

字符串常量池是如何实现的？

在HotSpot虚拟机中:
在JDK 1.6及之前的版本，字符串常量池通常被实现为方法区中运行时常量池的一部分，即永久代(Permanent Generation)用于存储类信息、常量池、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。从JDK 1.7开始，字符串常量池的实现方式发生了重大改变。字符串常量池不再位于永久代，而是直接存放在堆(Heap)中，与其他对象共享堆内存。之所以要挪到堆内存中，主要原因是因为永久代的 GC 回收效率太低，只有在FulIGC的时候才会被执行回收。但是Java中往往会有很多字符串的生命周期都很短暂，将字符串常量池放到堆中，能够更高效及时地回收字符串内存。

字符串常量池中的常量有以下几个来源:
1、字面量常量。
在代码中直接使用双引号括起来的字符串字面值(如 strings="hello”)会被认为是常量，并且会在编译后进入class文件的常量池，并且在运行阶段，进入字符串常量池。这是最常见的字符串常量来源。
2、intern()方法
String类提供了一个intern方法，用于将字符串对象手动添加到字符串常量池中。调用intern()方法时，如果字符串常量池中已经存在相同内容的字符串，将会返回常量池中的引用;如果不存在，则会在常量池中创建新的字符串