本篇文章给大家分享的是有关深入浅析Java中的内存分配机制,小编觉得挺实用的,因此分享给大家学习,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获,话不多说,跟着小编一起来看看吧。
Java 内存分配深入理解
Java程序运行在JVM(Java Virtual Machine,Java虚拟机)上,可以把JVM理解成Java程序和操作系统之间的桥梁,JVM实现了Java的平台无关性,由此可见JVM的重要性。所以在学习Java内存分配原理的时候一定要牢记这一切都是在JVM中进行的,JVM是内存分配原理的基础与前提。
简单通俗的讲,一个完整的Java程序运行过程会涉及以下内存区域:
l 寄存器:JVM内部虚拟寄存器,存取速度非常快,程序不可控制。
l 栈:保存局部变量的值,包括:1.用来保存基本数据类型的值;2.保存类的实例,即堆区对象的引用(指针)。也可以用来保存加载方法时的帧。
l 堆:用来存放动态产生的数据,比如new出来的对象。注意创建出来的对象只包含属于各自的成员变量,并不包括成员方法。因为同一个类的对象拥有各自的成员变量,存储在各自的堆中,但是他们共享该类的方法,并不是每创建一个对象就把成员方法复制一次。
l 常量池:JVM为每个已加载的类型维护一个常量池,常量池就是这个类型用到的常量的一个有序集合。包括直接常量(基本类型,String)和对其他类型、方法、字段的符号引用(1)。池中的数据和数组一样通过索引访问。由于常量池包含了一个类型所有的对其他类型、方法、字段的符号引用,所以常量池在Java的动态链接中起了核心作用。常量池存在于堆中。
l 代码段:用来存放从硬盘上读取的源程序代码。
l 数据段:用来存放static定义的静态成员。
下面是内存表示图:
上图中大致描述了Java内存分配,接下来通过实例详细讲解Java程序是如何在内存中运行的(注:以下图片引用自尚学堂马士兵老师的J2SE课件,图右侧是程序代码,左侧是内存分配示意图,我会一一加上注释)。
预备知识:
1.一个Java文件,只要有main入口方法,我们就认为这是一个Java程序,可以单独编译运行。
2.无论是普通类型的变量还是引用类型的变量(俗称实例),都可以作为局部变量,他们都可以出现在栈中。只不过普通类型的变量在栈中直接保存它所对应的值,而引用类型的变量保存的是一个指向堆区的指针,通过这个指针,就可以找到这个实例在堆区对应的对象。因此,普通类型变量只在栈区占用一块内存,而引用类型变量要在栈区和堆区各占一块内存。
示例:
1.JVM自动寻找main方法,执行第一句代码,创建一个Test类的实例,在栈中分配一块内存,存放一个指向堆区对象的指针110925。
2.创建一个int型的变量date,由于是基本类型,直接在栈中存放date对应的值9。
3.创建两个BirthDate类的实例d1、d2,在栈中分别存放了对应的指针指向各自的对象。他们在实例化时调用了有参数的构造方法,因此对象中有自定义初始值。
调用test对象的change1方法,并且以date为参数。JVM读到这段代码时,检测到i是局部变量,因此会把i放在栈中,并且把date的值赋给i。
把1234赋给i。很简单的一步。
change1方法执行完毕,立即释放局部变量i所占用的栈空间。
调用test对象的change2方法,以实例d1为参数。JVM检测到change2方法中的b参数为局部变量,立即加入到栈中,由于是引用类型的变量,所以b中保存的是d1中的指针,此时b和d1指向同一个堆中的对象。在b和d1之间传递是指针。
change2方法中又实例化了一个BirthDate对象,并且赋给b。在内部执行过程是:在堆区new了一个对象,并且把该对象的指针保存在栈中的b对应空间,此时实例b不再指向实例d1所指向的对象,但是实例d1所指向的对象并无变化,这样无法对d1造成任何影响。
change2方法执行完毕,立即释放局部引用变量b所占的栈空间,注意只是释放了栈空间,堆空间要等待自动回收。
调用test实例的change3方法,以实例d2为参数。同理,JVM会在栈中为局部引用变量b分配空间,并且把d2中的指针存放在b中,此时d2和b指向同一个对象。再调用实例b的setDay方法,其实就是调用d2指向的对象的setDay方法。
调用实例b的setDay方法会影响d2,因为二者指向的是同一个对象。
change3方法执行完毕,立即释放局部引用变量b。
以上就是Java程序运行时内存分配的大致情况。其实也没什么,掌握了思想就很简单了。无非就是两种类型的变量:基本类型和引用类型。二者作为局部变量,都放在栈中,基本类型直接在栈中保存值,引用类型只保存一个指向堆区的指针,真正的对象在堆里。作为参数时基本类型就直接传值,引用类型传指针。
小结:
1.分清什么是实例什么是对象。Class a= new Class();此时a叫实例,而不能说a是对象。实例在栈中,对象在堆中,操作实例实际上是通过实例的指针间接操作对象。多个实例可以指向同一个对象。
2.栈中的数据和堆中的数据销毁并不是同步的。方法一旦结束,栈中的局部变量立即销毁,但是堆中对象不一定销毁。因为可能有其他变量也指向了这个对象,直到栈中没有变量指向堆中的对象时,它才销毁,而且还不是马上销毁,要等垃圾回收扫描时才可以被销毁。
3.以上的栈、堆、代码段、数据段等等都是相对于应用程序而言的。每一个应用程序都对应唯一的一个JVM实例,每一个JVM实例都有自己的内存区域,互不影响。并且这些内存区域是所有线程共享的。这里提到的栈和堆都是整体上的概念,这些堆栈还可以细分。
4.类的成员变量在不同对象中各不相同,都有自己的存储空间(成员变量在堆中的对象中)。而类的方法却是该类的所有对象共享的,只有一套,对象使用方法的时候方法才被压入栈,方法不使用则不占用内存。
以上分析只涉及了栈和堆,还有一个非常重要的内存区域:常量池,这个地方往往出现一些莫名其妙的问题。常量池是干嘛的上边已经说明了,也没必要理解多么深刻,只要记住它维护了一个已加载类的常量就可以了。接下来结合一些例子说明常量池的特性。
预备知识:
基本类型和基本类型的包装类。基本类型有:byte、short、char、int、long、boolean。基本类型的包装类分别是:Byte、Short、Character、Integer、Long、Boolean。注意区分大小写。二者的区别是:基本类型体现在程序中是普通变量,基本类型的包装类是类,体现在程序中是引用变量。因此二者在内存中的存储位置不同:基本类型存储在栈中,而基本类型包装类存储在堆中。上边提到的这些包装类都实现了常量池技术,另外两种浮点数类型的包装类则没有实现。另外,String类型也实现了常量池技术。
实例:
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\t" + (i == i0)); System.out.println("i1=i2\t" + (i1 == i2)); System.out.println("i1=i2+i3\t" + (i1 == i2 + i3)); System.out.println("i4=i5\t" + (i4 == i5)); System.out.println("i4=i5+i6\t" + (i4 == i5 + i6)); System.out.println("d1=d2\t" + (d1==d2)); System.out.println(); } }
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