java程序運行時內存分配詳解

java程序運行時內存分配詳解

 

這篇文章主要介紹了java程序運行時內存分配詳解 ,須要的朋友能夠參考下
 

1、 基本概念java

   每運行一個java程序會產生一個java進程,每一個java進程可能包含一個或者多個線程,每個Java進程對應惟一一個JVM實例,每個JVM實例惟一對應一個堆,每個線程有一個本身私有的棧。進程所建立的全部類的實例(也就是對象)或數組(指的是數組的自己,不是引用)都放在堆中,並由該進程全部的線程共享。Java中分配堆內存是自動初始化的,即爲一個對象分配內存的時候,會初始化這個對象中變量。雖然Java中全部對象的存儲空間都是在堆中分配的,可是這個對象的引用倒是在棧中分配,也就是說在創建一個對象時在堆和棧中都分配內存,在堆中分配的內存實際存放這個被建立的對象的自己,而在棧中分配的內存只是存放指向這個堆對象的引用而已。局部變量 new 出來時,在棧空間和堆空間中分配空間,當局部變量生命週期結束後,棧空間馬上被回收,堆空間區域等待GC回收。程序員

具體的概念:JVM的內存可分爲3個區:堆(heap)、棧(stack)和方法區(method,也叫靜態區):數組

堆區: app

1.存儲的所有是對象,每一個對象都包含一個與之對應的class的信息(class的目的是獲得操做指令) ;
2.jvm只有一個堆區(heap),且被全部線程共享,堆中不存放基本類型和對象引用,只存放對象自己和數組自己;jvm

棧區:
1.每一個線程包含一個棧區,棧中只保存基礎數據類型自己和自定義對象的引用;
2.每一個棧中的數據(原始類型和對象引用)都是私有的,其餘棧不能訪問;
3.棧分爲3個部分:基本類型變量區、執行環境上下文、操做指令區(存放操做指令);測試

方法區(靜態區):
1.被全部的線程共享,方法區包含全部的class(class是指類的原始代碼,要建立一個類的對象,首先要把該類的代碼加載到方法區中,而且初始化)和static變量。
2.方法區中包含的都是在整個程序中永遠惟一的元素,如class,static變量。
 this

2、實例演示spa

AppMain.java線程

public class AppMain   //運行時, jvm 把appmain的代碼所有都放入方法區  
{  
public static void main(String[] args) //main 方法自己放入方法區。  
{  
Sample test1 = new Sample( " 測試1 " ); //test1是引用,因此放到棧區裏, Sample是自定義對象應該放到堆裏面  
Sample test2 = new Sample( " 測試2 " );  
 
test1.printName();  
test2.printName();  
}  
}  
 
public class Sample  //運行時, jvm 把appmain的信息都放入方法區  
{  
/** 範例名稱 */  
private String name; //new Sample實例後, name 引用放入棧區裏, name 對應的 String 對象放入堆裏  
 
/** 構造方法 */  
public Sample(String name)  
{  
this .name = name;  
}  
 
/** 輸出 */  
public void printName() //在沒有對象的時候,print方法跟隨sample類被放入方法區裏。  
{  
System.out.println(name);  
}  
}

運行該程序時,首先啓動一個Java虛擬機進程,這個進程首先從classpath中找到AppMain.class文件,讀取這個文件中的二進制數據,而後把Appmain類的類信息存放到運行時數據區的方法區中,這就是AppMain類的加載過程。code

接着,Java虛擬機定位到方法區中AppMain類的Main()方法的字節碼,開始執行它的指令。這個main()方法的第一條語句就是:

複製代碼 代碼以下:

  Sample test1=new Sample("測試1");
 

該語句的執行過程:
    一、 Java虛擬機到方法區找到Sample類的類型信息,沒有找到,由於Sample類尚未加載到方法區(這裏能夠看出,java中的內部類是單獨存在的,並且剛開始的時候不會跟隨包含類一塊兒被加載,等到要用的時候才被加載)。Java虛擬機立馬加載Sample類,把Sample類的類型信息存放在方法區裏。
    二、 Java虛擬機首先在堆區中爲一個新的Sample實例分配內存, 並在Sample實例的內存中存放一個方法區中存放Sample類的類型信息的內存地址。
    三、 JVM的進程中,每一個線程都會擁有一個方法調用棧,用來跟蹤線程運行中一系列的方法調用過程,棧中的每個元素就被稱爲棧幀,每當線程調用一個方法的時候就會向方法棧壓入一個新幀。這裏的幀用來存儲方法的參數、局部變量和運算過程當中的臨時數據。

    四、位於「=」前的Test1是一個在main()方法中定義的一個變量(一個Sample對象的引用),所以,它被會添加到了執行main()方法的主線程的JAVA方法調用棧中。而「=」將把這個test1變量指向堆區中的Sample實例。
    五、JVM在堆區裏繼續建立另外一個Sample實例,並在main方法的方法調用棧中添加一個Test2變量,該變量指向堆區中剛纔建立的Sample新實例。

    六、JVM依次執行它們的printName()方法。當JAVA虛擬機執行test1.printName()方法時,JAVA虛擬機根據局部變量test1持有的引用,定位到堆區中的Sample實例,再根據Sample實例持有的引用,定位到方法去中Sample類的類型信息,從而得到printName()方法的字節碼,接着執行printName()方法包含的指令,開始執行。

3、辨析

  在Java語言裏堆(heap)和棧(stack)裏的區別 :
    1. 棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放數據的地方。與C++不一樣,Java自動管理棧和堆,程序員不能直接地設置棧或堆。
  2. 棧的優點是,存取速度比堆要快,僅次於直接位於CPU中的寄存器。但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是肯定的,缺少靈活性。另外,棧數據能夠共享(詳見下面的介紹)。堆的優點是能夠動態地分配內存大小,生存期也沒必要事先告訴編譯器,Java的垃圾收集器會自動收走這些再也不使用的數據。但缺點是,因爲要在運行時動態分配內存,存取速度較慢。

Java中的2種數據類型:

  一種是基本類型(primitive types), 共有8類,即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意,並無string的基本類型)。這種類型的定義是經過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的,稱爲自動變量。自動變量存的是字面值,不是類的實例,即不是類的引用,這裏並無類的存在。如int a = 3; 這裏的a是一個指向int類型的引用,指向3這個字面值。這些字面值的數據,因爲大小可知,生存期可知(這些字面值固定定義在某個程序塊裏面,程序塊退出後,字段值就消失了),出於追求速度的緣由,就存在於棧中。
  

    棧有一個很重要的特性:存在棧中的數據能夠共享。假設咱們同時定義:  int a = 3;  int b = 3;  編譯器先處理int a = 3;首先它會在棧中建立一個變量爲a的引用,而後查找有沒有字面值爲3的地址,若是沒找到,就開闢一個存放3這個字面值的地址,而後將a指向3的地址。接着處理int b = 3;在建立完b的引用變量後,因爲在棧中已經有3這個字面值,便將b直接指向3的地址。這樣,就出現了a與b同時均指向3的狀況。

  這種字面值的引用與類對象的引用不一樣。假定兩個類對象的引用同時指向一個對象,若是一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態,那麼另外一個對象引用變量也即刻反映出這個變化。相反,經過字面值的引用來修改其值,不會致使另外一個指向此字面值的引用的值也跟着改變的狀況。如上例,咱們定義完a與 b的值後,再令a=4;那麼,b不會等於4,仍是等於3。在編譯器內部,遇到a=4;時,它就會從新搜索棧中是否有4的字面值,若是沒有,從新開闢地址存放4的值;若是已經有了,則直接將a指向這個地址。所以a值的改變不會影響到b的值。
  另外一種是包裝類數據,如Integer, String, Double等將相應的基本數據類型包裝起來的類。這些類數據所有存在於堆中,Java用new()語句來顯示地告訴編譯器,在運行時才根據須要動態建立,所以比較靈活,但缺點是要佔用更多的時間。

4、總結

      java內存分配條理仍是很清楚的,若是要完全搞懂,能夠去查閱JVM相關的書籍。在java中,內存分配最讓人頭疼的是String對象,因爲其特殊性,因此不少程序員容易搞混淆,下一篇文章再詳細講解。

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