java內存分配分析/棧內存、堆內存

一個完整的Java程序運行過程會涉及如下內存區域：

 

l 寄存器：JVM內部虛擬寄存器，存取速度很是快，程序不可控制。

l 棧：保存局部變量的值包括：1.保存基本數據類型的值；2.保存引用變量，即堆區對象的引用(指針)。也能夠用來保存加載方法時的幀。

l 堆：用來存放動態產生的數據，好比new出來的對象。注意建立出來的對象只包含屬於各自的成員變量，並不包括成員方法。由於同一個類的對象擁有各自的成員變量，存儲在各自的堆中，可是他們共享該類的方法，並非每建立一個對象就把成員方法複製一次。

l 常量池：JVM爲每一個已加載的類型維護一個常量池，常量池就是這個類型用到的常量的一個有序集合。包括直接常量(基本類型，String)和對其餘類型、方法、字段的符號引用(1)。池中的數據和數組同樣經過索引訪問。因爲常量池包含了一個類型全部的對其餘類型、方法、字段的符號引用，因此常量池在Java的動態連接中起了核心做用。常量池存在於堆中。

l 代碼段：用來存放從硬盤上讀取的源程序代碼。

l 數據段：用來存放static修飾的靜態成員（在java中static的做用就是說明該變量，方法，代碼塊是屬於類的仍是屬於實例的）。

 

下面是內存表示圖：

上圖中大體描述了Java內存分配，接下來經過實例詳細講解Java程序是如何在內存中運行的（注：如下圖片引用自尚學堂馬士兵老師的J2SE課件，圖右側是程序代碼，左側是內存分配示意圖，我會一一加上註釋）。

 

預備知識：

 

1.一個Java文件，只要有main入口方法，咱們就認爲這是一個Java程序，能夠單獨編譯運行。

2.不管是普通類型的變量仍是引用類型的變量(俗稱實例)，均可以做爲局部變量，他們均可以出如今棧中。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，經過這個指針，就能夠找到這個實例在堆區對應的對象。所以，普通類型變量只在棧區佔用一塊內存，而引用類型變量要在棧區和堆區各佔一塊內存。

 

示例：

 

1.JVM自動尋找main方法，執行第一句代碼，建立一個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引用變量（指針110925），java中的引用變量就是C語言中指針的一個包裝，因此引用變量中存放的仍是堆內存中對象的地址。

2.建立一個int型的變量date，因爲是基本類型，直接在棧中存放date對應的值9。

3.建立兩個BirthDate類的實例d一、d2，在棧中分別存放了對應的指針指向各自的對象。他們在實例化時調用了有參數的構造方法，所以對象中有自定義初始值。

 

調用test對象的change1方法，而且以date爲參數。JVM讀到這段代碼時，檢測到i是局部變量，所以會把i放在棧中，而且把date的值賦給i。

把1234賦給i。很簡單的一步。

change1方法執行完畢，當即釋放局部變量i所佔用的棧空間。

調用test對象的change2方法，以實例d1爲參數。JVM檢測到change2方法中的b參數爲局部變量，當即加入到棧中，因爲是引用類型的變量，因此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。在b和d1之間傳遞是指針。

change2方法中又實例化了一個BirthDate對象，而且賦給b。在內部執行過程是：在堆區new了一個對象，而且把該對象的指針保存在棧中的b對應空間，此時實例b再也不指向實例d1所指向的對象，可是實例d1所指向的對象並沒有變化，這樣沒法對d1形成任何影響。

change2方法執行完畢，當即釋放局部引用變量b所佔的棧空間，注意只是釋放了棧空間，堆空間要等待自動回收。

調用test實例的change3方法，以實例d2爲參數。同理，JVM會在棧中爲局部引用變量b分配空間，而且把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。

調用實例b的setDay方法會影響d2，由於兩者指向的是同一個對象。

change3方法執行完畢，當即釋放局部引用變量b。

 

以上就是Java程序運行時內存分配的大體狀況。其實也沒什麼，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。兩者做爲局部變量，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，真正的對象在堆裏。做爲參數時基本類型就直接傳值，引用類型傳指針（在java中只有值傳遞沒有地址傳遞可是引用變量中存放的是堆中對象的地址，因此也能夠理解爲地址傳遞）。

小結：

 

1.分清什麼是對象引用變量（引用變量）什麼是對象。Class a= new Class();此時a叫對象引用變量，而不能說a是對象。引用變量在棧中，對象在堆中，操做引用變量其實是經過引用間接操做對象。多個引用變量能夠引用到同一個對象。

2.棧中的數據和堆中的數據銷燬並非同步的。方法一旦結束，棧中的局部變量當即銷燬，可是堆中對象不必定銷燬。由於可能有其餘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，它才銷燬，並且還不是立刻銷燬，要等垃圾回收掃描時才能夠被銷燬。

3.每一個方法執行的時候都會創建本身的棧區，在方法中定義的局部變量（參數，方法中定義的變量）都在棧區中存放當方法結束時這些局部變量也就結束了，可是堆內存中的對象不會隨着方法的結束而銷燬而是判斷還有沒有引用變量引用到這個對象若是有的話就是說這個對象可達因此不會輕易的被GC回收，若是這個對象沒有被引用若是這時垃圾回收系統開始回收但發現這個對象沒有引用的話就會調用finalize（）方法來判斷這個對象是否能夠再次可達若是能夠的不會回收可是不過不可達的話可能會被回收（不是必定會被回收這裏是不必定會回收由於這裏還有對象的引用類型如：強引用，軟引用（softReference來實現），弱引用（WeakReference來實現）等因素有關，還要考慮其餘的因素不在這裏一一說明）若是可達的話仍是不會回收的。

4.以上的棧、堆、代碼段、數據段等等都是相對於應用程序而言的。每個應用程序都對應惟一的一個JVM實例，每個JVM實例都有本身的內存區域，互不影響，調用JVM也就是激活一個進程。而且這些內存區域是全部線程共享的。這裏提到的棧和堆都是總體上的概念，這些堆棧還能夠細分。

5.類中定義的實例成員變量在不一樣對象中各不相同，都有本身的存儲空間(成員變量在堆中的對象中)。而類中定義的方法倒是該類的全部對象共享的，只有一套，對象使用方法的時候方法才被壓入棧，方法不使用則不佔用內存。

 

以上分析只涉及了棧和堆，還有一個很是重要的內存區域：常量池，這個地方每每出現一些莫名其妙的問題。常量池是幹嗎的上邊已經說明了，也不必理解多麼深入，只要記住它維護了一個已加載類的常量就能夠了。接下來結合一些例子說明常量池的特性。

 

預備知識：

 

基本類型和基本類型的包裝類。基本類型有：byte、short、char、int、long、boolean。基本類型的包裝類分別是：Byte、Short、Character、Integer、Long、Boolean。注意區分大小寫。兩者的區別是：基本類型體如今程序中是普通變量，基本類型的包裝類是類，體如今程序中是引用變量。所以兩者在內存中的存儲位置不一樣：基本類型存儲在棧中，而基本類型包裝類存儲在堆中。上邊提到的這些包裝類都實現了常量池技術，而兩種浮點數類型的包裝類則沒有實現。另外，String類型也實現了常量池技術。

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;  
          //在java中對於引用變量來講「==」就是判斷這兩個引用變量所引用的是否是同一個對象
        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();          
    }  
}

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，因此數據直接存儲在棧中，而棧有一個很重要的特性：棧中的數據能夠共享。當咱們定義了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，若是有，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，由於Integer是包裝類。因爲Integer包裝類實現了常量池技術，所以i1、i2的40均是從常量池中獲取的，均指向同一個地址，所以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進行拆箱操做轉化成整型，所以i1在數值上等於i2+i3。

4.i4和i5均是引用類型，在棧中存儲指針，由於Integer是包裝類。可是因爲他們各自都是new出來的，所以再也不從常量池尋找數據，而是從堆中各自new一個對象，而後各自保存指向對象的指針，因此i4和i5不相等，由於他們所存地址不一樣，所引用到的對象不一樣。

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，由於Double是包裝類。但Double包裝類沒有實現常量池技術，所以Doubled1=1.0;至關於Double d1=new Double(1.0);，是從堆new一個對象，d2同理。所以d1和d2存放的指針不一樣，指向的對象不一樣，因此不相等。

 

小結：

 

1.以上提到的幾種基本類型包裝類均實現了常量池技術，但他們維護的常量僅僅是【-128至127】這個範圍內的常量，若是常量值超過這個範圍，就會從堆中建立對象，再也不從常量池中取。好比，把上邊例子改爲Integer i1 = 400; Integer i2 = 400;，很明顯超過了127，沒法從常量池獲取常量，就要從堆中new新的Integer對象，這時i1和i2就不相等了。

2.String類型也實現了常量池技術，可是稍微有點不一樣。String型是先檢測常量池中有沒有對應字符串，若是有，則取出來；若是沒有，則把當前的添加進去。

 更多請參考：http://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760447.html

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3613043.html

http://www.cnblogs.com/kkgreen/archive/2011/08/24/2151450.html