摘要:內存分配解析四方法執行完畢,立即釋放局部變量所占用的棧空間。內存分配解析五調用對象的方法,以實例為參數。堆和棧的小結以上就是程序運行時內存分配的大致情況。
前言
java中有很多類型的變量、靜態變量、全局變量及對象等,這些變量在java運行的時候到底是如何分配內存的呢?接下來有必要對此進行一些探究。
基本知識概念:
(1)寄存器:最快的存儲區, 由編譯器根據需求進行分配,我們在程序中無法控制 (2)棧:存放基本類型的變量數據和對象的引用,但對象本身不存放在棧中,而是存放在堆(new 出來的對象)或者常量池中(字符串常量對象存放在常量池中。) 【1】存儲局部變量,方法的參數,對象的引用及中間運算結果等數據; 【2】棧的優勢是,存取速度比堆快,僅次于寄存器,棧數據可以共享; 【3】但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的,缺乏靈活性. (3)堆:存放所有new出來的對象。 【1】即java運行時創建的所有引用類型(類類型,數組類型)。 【2】堆中分配的內存,由java虛擬機的自動垃圾回收器來管理。 【3】其優勢就是可以動態的分配內存大小,生存期也不用事先告訴編譯器,因為它時運行時動態分配內存的; 【4】缺點是,由于要在運行時分配內存,存取速度較慢。 (4)靜態域:存放靜態成員(static定義的) (5)常量池:存放字符串常量和基本類型常量(public static final)。 (6)非RAM存儲:硬盤等永久存儲空間
首先要知道的是Java程序運行在JVM(Java Virtual Machine,Java虛擬機)上,可以把JVM理解成Java程序和操作系統之間的橋梁,JVM實現了Java的平臺無關性,由此可見JVM的重要性。
所以在學習Java內存分配原理的時候一定要牢記這一切都是在JVM中進行的,JVM是內存分配原理的基礎與前提。
java程序運行過程涉及到的內存區域:寄存器:JVM內部虛擬寄存器,存取速度非常快,程序不可控制。
棧:保存局部變量的值,包括:
(1)用來保存基本數據類型的值; (2)保存類的實例,即堆區對象的引用(指針)。也可以用來保存加載方法時的幀。
堆:用來存放動態產生的數據,比如new出來的對象。注意:
(1)創建出來的對象只包含屬于各自的成員變量,并不包括成員方法。 (2)因為同一個類的對象擁有各自的成員變量,存儲在各自的堆中,但是他們共享該類的方法,并不是每創建一個對象就把成員方法復制一次。
常量池:常量池存在于堆中。
(1)JVM為每個已加載的類型維護一個常量池; (2)常量池就是這個類型用到的常量的一個有序集合。 (3)包括直接常量(基本類型,String)和對其他類型、方法、字段的符號引用。 (4)池中的數據和數組一樣通過索引訪問。 (5)由于常量池包含了一個類型所有的對其他類型、方法、字段的符號引用,所以常量池在Java的動態鏈接中起了核心作用。
代碼段:用來存放從硬盤上讀取的源程序代碼。
數據段:用來存放static定義的靜態成員。
內存圖:
備注:
(1)一個Java文件,只要有main入口方法,我們就認為這是一個Java程序,可以多帶帶編譯運行。 (2)無論是普通類型的變量還是引用類型的變量(俗稱實例),都可以作為局部變量,他們都可以出現在棧中。 (3)只不過普通類型的變量在棧中直接保存它所對應的值,而引用類型的變量保存的是一個指向堆區的指針,通過這個指針,就可以找到這個實例在堆區對應的對象。 (4)因此,普通類型變量只在棧區占用一塊內存,而引用類型變量要在棧區和堆區各占一塊內存。
參考代碼示例:
內存分配解析一:
(1)JVM自動尋找main方法,執行第一句代碼,創建一個Test類的實例,在棧中分配一塊內存,存放一個指向堆區對象的指針110925 (2)創建一個int類型的變量date,由于是基本類型,直接在棧中存放date對應的值9 (3)創建兩個BirthDate類的實例d1、d2,在棧中分別存放了對應的指針,指向各自的對象。它們在實例化時調用了有參數的構造方法,因此對象中有自定義初始值
內存分配解析二:
(1)調用test對象的change1方法,并且以date為參數。JVM讀到這段代碼時,檢測到i是局部變量,因此會把它放在棧中,并且會把date的值賦給i
內存分配解析三:
(1)把1234賦給i。很簡單的一步。
內存分配解析四:
(1) change1方法執行完畢,立即釋放局部變量i所占用的棧空間。
內存分配解析五:
(1)調用test對象的change2方法,以實例d1為參數。 (2)JVM檢測到change2方法中的b參數為局部變量,立即加入到棧中 (3)由于是引用類型的變量,所以b中保存的是d1中的指針,此時b和d1指向同一個堆中的對象。 (4)在b和d1之間傳遞的是指針。
內存分配解析六:
(1)change2方法中又實例化了一個BirthDate對象,并且賦給b。 (2)在內部執行過程是:在堆區new了一個對象,并且把該對象的指針保存在棧中的b對應空間,此時實例b不再指向實例d1所指向的對象,但是實例d1所指向的對象并無變化,這樣無法對d1造成任何影響。
內存分配解析七:
(1)change2方法執行完畢,立即釋放局部引用變量b所占的棧空間; (2)注意只是釋放了棧空間,堆空間要等待自動回收。
內存分配解析八:
(1)調用test實例的change3方法,以實例d2為參數。 (2)同理,JVM會在棧中為局部引用變量b分配空間,并且把d2中的指針存放在b中,此時d2和b指向同一個對象。再調用實例b的setDay方法,其實就是調用d2指向的對象的setDay方法。 (3)調用實例b的setDay方法會影響d2,因為二者指向的是同一個對象。
內存分配解析九:
(1)change3方法執行完畢,立即釋放局部引用變量b。堆和棧的小結
以上就是Java程序運行時內存分配的大致情況。
其實也沒什么,掌握了思想就很簡單了。無非就是兩種類型的變量:基本類型和引用類型。
二者作為局部變量,都放在棧中,基本類型直接在棧中保存值,引用類型只保存一個指向堆區的指針,真正的對象在堆里。作為參數時基本類型就直接傳值,引用類型傳指針。
分清什么是實例什么是對象。Class a= new Class();此時a叫實例,而不能說a是對象。實例在棧中,對象在堆中,操作實例實際上是通過實例的指針間接操作對象。多個實例可以指向同一個對象。
棧中的數據和堆中的數據銷毀并不是同步的。方法一旦結束,棧中的局部變量立即銷毀,但是堆中對象不一定銷毀。因為可能有其他變量也指向了這個對象,直到棧中沒有變量指向堆中的對象時,它才銷毀,而且還不是馬上銷毀,要等垃圾回收掃描時才可以被銷毀。
以上的棧、堆、代碼段、數據段等等都是相對于應用程序而言的。
每一個應用程序都對應唯一的一個JVM實例,每一個JVM實例都有自己的內存區域,互不影響。并且這些內存區域是所有線程共享的。這里提到的棧和堆都是整體上的概念,這些堆棧還可以細分。
類的成員變量在不同對象中各不相同,都有自己的存儲空間(成員變量在堆中的對象中)。
而類的方法卻是該類的所有對象共享的,只有一套,對象使用方法的時候方法才被壓入棧,方法不使用則不占用內存。
實例詳解常量池的內存分配
預備知識:
(1)基本類型和基本類型的包裝類。 (2)基本類型有:byte、short、int、char、long、boolean (3)基本類型的包裝類:Byte、Short、Integer、Character、Long、Boolean。注意區分大小寫。 (4)二者的區別:基本類型體現在程序中是普通變量,基本類型的包裝類是類,體現在程序中是引用變量。(5)因此二者在內存中的存儲位置不同:基本類型存儲在棧中,而基本類型的包裝類存儲在堆中。 (6)上邊提到的這些包裝類都實現了常量池技術,另外兩種浮點類型的包裝類則沒有實現。 (7)另外,String類型也實現了常量池技術。
參考代碼示例:
public class test{ public static void main(String[] args){ objPoolTest(); } public static void objPoolTest(){ int i = 40; int i0 = 40; Integer i1 = 40; Integer i2 = 40; Integer i3 = 0; Integer i4 = new Integer(40); Integer i5 = new Integer(40); Integer i6 = new Integer(0); Double d1 = 1.0; Double d2 = 1.0; System.out.println("i=i0 " + (i == i0)); System.out.println("i1=i2 " + (i1 == i2)); System.out.println("i1=i2+i3 " + (i1 == i2 + i3)); System.out.println("i4=i5 " + (i4 == i5)); System.out.println("i4=i5+i6 " + (i4 == i5 + i6)); System.out.println("d1=d2 " + (d1==d2)); System.out.println(); } }
結果:
i=i0 true i1=i2 true i1=i2+i3 true i4=i5 false i4=i5+i6 true d1=d2 false
結果分析:
(1)i和i0均是普通類型(int)的變量,所以數據直接存儲在棧中,而棧有一個很重要的特性:棧中的數據可以共享。當我們定義了int i = 40;,再定義int i0 = 40;這時候會自動檢查棧中是否有40這個數據,如果有,i0會直接指向i的40,不會再添加一個新的40。 (2)i1和i2均是引用類型,在棧中存儲指針,因為Integer是包裝類。由于Integer 包裝類實現了常量池技術,因此i1、i2的40均是從常量池中獲取的,均指向同一個地址,因此i1=12。 (3)很明顯這是一個加法運算,Java的數學運算都是在棧中進行的,Java會自動對i1、i2進行拆箱操作轉化成整型,因此i1在數值上等于i2+i3。 (4)i4和i5 均是引用類型,在棧中存儲指針,因為Integer是包裝類。但是由于他們各自都是new出來的,因此不再從常量池尋找數據,而是從堆中各自new一個對象,然后各自保存指向對象的指針,所以i4和i5不相等,因為他們所存指針不同,所指向對象不同。 (5)這也是一個加法運算,和3同理。 (6)d1和d2均是引用類型,在棧中存儲指針,因為Double是包裝類。但Double包裝類沒有實現常量池技術,因此Double d1=1.0;相當于Double d1=new Double(1.0);,是從堆new一個對象,d2同理。因此d1和d2存放的指針不同,指向的對象不同,所以不相等。常量池小結
以上提到的基本類型包裝類都實現了常量池技術,但它們維護的常量僅僅是【-128~127】這個范圍內的常量。
如果常量值超過這個范圍,就會從堆中創建對象,不再從常量池中獲取。
String類型也實現了常量池技術,但是稍微有點不同。
String類型是先檢測常量池中有沒有對應字符串,如果有,則取出來;如果沒有,則把當前的添加進去。
參考文章https://blog.csdn.net/scliu12...
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