好好说说Java中的常量池之Class常量池

在Java中，常量池的概念想必很多人都听说过。这也是面试中比较常考的题目之一。在Java有关的面试题中，一般习惯通过String的有关问题来考察面试者对于常量池的知识的理解，几道简单的String面试题难倒了无数的开发者。所以说，常量池是Java体系中一个非常重要的概念。

谈到常量池，在Java体系中，共用三种常量池。分别是字符串常量池、Class常量池和运行时常量池。

本文是《好好说说Java中的常量池》系列的第一篇，先来介绍一下到底什么是Class常量池。

什么是Class文件

在Java代码的编译与反编译那些事儿中我们介绍过Java的编译和反编译的概念。我们知道，计算机只认识0和1，所以程序员写的代码都需要经过编译成0和1构成的二进制格式才能够让计算机运行。

我们在深入分析Java的编译原理中提到过，为了让Java语言具有良好的跨平台能力，Java独具匠心的提供了一种可以在所有平台上都能使用的一种中间代码——字节码(ByteCode)。

有了字节码，无论是哪种平台(如Windows、Linux等)，只要安装了虚拟机，都可以直接运行字节码。

同样，有了字节码，也解除了Java虚拟机和Java语言之间的耦合。这话可能很多人不理解，Java虚拟机不就是运行Java语言的么?这种解耦指的是什么?

其实，目前Java虚拟机已经可以支持很多除Java语言以外的语言了，如Groovy、JRuby、Jython、Scala等。之所以可以支持，就是因为这些语言也可以被编译成字节码。而虚拟机并不关心字节码是有哪种语言编译而来的。

Java语言中负责编译出字节码的编译器是一个命令是javac。

javac是收录于JDK中的Java语言编译器。该工具可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码。

如，我们有以下简单的HelloWorld.java代码：

public class HelloWorld { 

    public static void main(String[] args) { 

        String s = "Hollis"; 

    } 

} 

通过javac命令生成class文件：

javac HelloWorld.java 

生成HelloWorld.class文件:

如何使用16进制打开class文件：使用 vim test.class ，然后在交互模式下，输入:%!xxd即可。

可以看到，上面的文件就是Class文件，Class文件中包含了Java虚拟机指令集和符号表以及若干其他辅助信息。

要想能够读懂上面的字节码，需要了解Class类文件的结构，由于这不是本文的重点，这里就不展开说明了。

读者可以看到，HelloWorld.class文件中的前八个字母是cafe babe，这就是Class文件的魔数(Java中的”魔数”)

我们需要知道的是，在Class文件的4个字节的魔数后面的分别是4个字节的Class文件的版本号(第5、6个字节是次版本号，第7、8个字节是主版本号，我生成的Class文件的版本号是52，这时Java 8对应的版本。也就是说，这个版本的字节码，在JDK 1.8以下的版本中无法运行)在版本号后面的，就是Class常量池入口了。

Class常量池

Class常量池可以理解为是Class文件中的资源仓库。 Class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池(constant pool table)，用于存放编译器生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。

由于不同的Class文件中包含的常量的个数是不固定的，所以在Class文件的常量池入口处会设置两个字节的常量池容量计数器，记录了常量池中常量的个数。

当然，还有一种比较简单的查看Class文件中常量池的方法，那就是通过javap命令。对于以上的HelloWorld.class，可以通过

javap -v HelloWorld.class 

查看常量池内容如下:

从上图中可以看到，反编译后的class文件常量池中共有16个常量。而Class文件中常量计数器的数值是0011，将该16进制数字转换成10进制的结果是17。

原因是：与Java的语言习惯不同，常量池计数器是从1开始而不是从0开始的，常量池的个数是 十进制的17，这就代表了其中有16个常量，索引值范围为1-16。

常量池中有什么

介绍完了什么是Class常量池以及如何查看常量池，那么接下来我们就要深入分析一下，Class常量池中都有哪些内容。

常量池中主要存放两大类常量：字面量(literal)和符号引用(symbolic references)。

字面量

前面说过，运行时常量池中主要保存的是字面量和符号引用，那么到底什么字面量?