jvm棧和堆詳解

Java把內存分紅兩種，一種叫作棧內存，一種叫作堆內存

在函數中定義的一些基本類型的變量和對象的引用變量都是在函數的棧內存中分配。當在一段代碼塊中定義一個變量時，java就在棧中爲這個變量分配內存空間，當超過變量的做用域後，java會自動釋放掉爲該變量分配的內存空間，該內存空間能夠馬上被另做他用。

堆內存用於存放由new建立的對象和數組。在堆中分配的內存，由java虛擬機自動垃圾回收器來管理。在堆中產生了一個數組或者對象後，還能夠在棧中定義一個特殊的變量，這個變量的取值等於數組或者對象在堆內存中的首地址，在棧中的這個特殊的變量就變成了數組或者對象的引用變量，之後就能夠在程序中使用棧內存中的引用變量來訪問堆中的數組或者對象，引用變量至關於爲數組或者對象起的一個別名，或者代號。

引用變量是普通變量，定義時在棧中分配內存，引用變量在程序運行到做用域外釋放。而數組＆對象自己在堆中分配，即便程序運行到使用new產生數組和對象的語句所在地代碼塊以外，數組和對象自己佔用的堆內存也不會被釋放，數組和對象在沒有引用變量指向它的時候，才變成垃圾，不能再被使用，可是仍然佔着內存，在隨後的一個不肯定的時間被垃圾回收器釋放掉。這個也是java比較佔內存的主要緣由，實際上，棧中的變量指向堆內存中的變量，這就是 Java 中的指針!

 

java中內存分配策略及堆和棧的比較
　　1 內存分配策略
　　按照編譯原理的觀點,程序運行時的內存分配有三種策略,分別是靜態的,棧式的,和堆式的.
　　靜態存儲分配是指在編譯時就能肯定每一個數據目標在運行時刻的存儲空間需求,於是在編譯時就能夠給他們分配固定的內存空間.這種分配策略要求程序代碼中不容許有可變數據結構(好比可變數組)的存在,也不容許有嵌套或者遞歸的結構出現,由於它們都會致使編譯程序沒法計算準確的存儲空間需求.
　　棧式存儲分配也可稱爲動態存儲分配,是由一個相似於堆棧的運行棧來實現的.和靜態存儲分配相反,在棧式存儲方案中,程序對數據區的需求在編譯時是徹底未知的,只有到運行的時候纔可以知道,可是規定在運行中進入一個程序模塊時,必須知道該程序模塊所需的數據區大小纔可以爲其分配內存.和咱們在數據結構所熟知的棧同樣,棧式存儲分配按照先進後出的原則進行分配。
　　靜態存儲分配要求在編譯時能知道全部變量的存儲要求,棧式存儲分配要求在過程的入口處必須知道全部的存儲要求,而堆式存儲分配則專門負責在編譯時或運行時模塊入口處都沒法肯定存儲要求的數據結構的內存分配,好比可變長度串和對象實例.堆由大片的可利用塊或空閒塊組成,堆中的內存能夠按照任意順序分配和釋放.
　　2 堆和棧的比較
　　上面的定義從編譯原理的教材中總結而來,除靜態存儲分配以外,都顯得很呆板和難以理解,下面撇開靜態存儲分配,集中比較堆和棧:
　　從堆和棧的功能和做用來通俗的比較,堆主要用來存放對象的，棧主要是用來執行程序的.而這種不一樣又主要是因爲堆和棧的特色決定的:
　　在編程中，例如C/C++中，全部的方法調用都是經過棧來進行的,全部的局部變量,形式參數都是從棧中分配內存空間的。實際上也不是什麼分配,只是從棧頂向上用就行,就好像工廠中的傳送帶(conveyor belt)同樣,Stack Pointer會自動指引你到放東西的位置,你所要作的只是把東西放下來就行.退出函數的時候，修改棧指針就能夠把棧中的內容銷燬.這樣的模式速度最快, 固然要用來運行程序了.須要注意的是,在分配的時候,好比爲一個即將要調用的程序模塊分配數據區時,應事先知道這個數據區的大小,也就說是雖然分配是在程序運行時進行的,可是分配的大小多少是肯定的,不變的,而這個"大小多少"是在編譯時肯定的,不是在運行時.
　　堆是應用程序在運行的時候請求操做系統分配給本身內存，因爲從操做系統管理的內存分配,因此在分配和銷燬時都要佔用時間，所以用堆的效率很是低.可是堆的優勢在於,編譯器沒必要知道要從堆裏分配多少存儲空間，也沒必要知道存儲的數據要在堆裏停留多長的時間,所以,用堆保存數據時會獲得更大的靈活性。事實上,面向對象的多態性,堆內存分配是必不可少的,由於多態變量所需的存儲空間只有在運行時建立了對象以後才能肯定.在C++中，要求建立一個對象時，只需用 new命令編制相關的代碼便可。執行這些代碼時，會在堆裏自動進行數據的保存.固然，爲達到這種靈活性，必然會付出必定的代價:在堆裏分配存儲空間時會花掉更長的時間!這也正是致使咱們剛纔所說的效率低的緣由,看來列寧同志說的好,人的優勢每每也是人的缺點,人的缺點每每也是人的優勢(暈~).
　　3 JVM中的堆和棧
　　JVM是基於堆棧的虛擬機.JVM爲每一個新建立的線程都分配一個堆棧.也就是說,對於一個Java程序來講，它的運行就是經過對堆棧的操做來完成的。堆棧以幀爲單位保存線程的狀態。JVM對堆棧只進行兩種操做:以幀爲單位的壓棧和出棧操做。
　　咱們知道,某個線程正在執行的方法稱爲此線程的當前方法.咱們可能不知道,當前方法使用的幀稱爲當前幀。當線程激活一個Java方法,JVM就會在線程的 Java堆棧裏新壓入一個幀。這個幀天然成爲了當前幀.在此方法執行期間,這個幀將用來保存參數,局部變量,中間計算過程和其餘數據.這個幀在這裏和編譯原理中的活動紀錄的概念是差很少的.
　　從Java的這種分配機制來看,堆棧又能夠這樣理解:堆棧(Stack)是操做系統在創建某個進程時或者線程(在支持多線程的操做系統中是線程)爲這個線程創建的存儲區域，該區域具備先進後出的特性。
　　每個Java應用都惟一對應一個JVM實例，每個實例惟一對應一個堆。應用程序在運行中所建立的全部類實例或數組都放在這個堆中,並由應用全部的線程共享.跟C/C++不一樣，Java中分配堆內存是自動初始化的。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堆棧中分配,也就是說在創建一個對象時從兩個地方都分配內存，在堆中分配的內存實際創建這個對象，而在堆棧中分配的內存只是一個指向這個堆對象的指針(引用)而已。
　　Java 中的堆和棧
　　Java把內存劃分紅兩種：一種是棧內存，一種是堆內存。
　　在函數中定義的一些基本類型的變量和對象的引用變量都在函數的棧內存中分配。
　　當在一段代碼塊定義一個變量時，Java就在棧中爲這個變量分配內存空間，當超過變量的做用域後，Java會自動釋放掉爲該變量所分配的內存空間，該內存空間能夠當即被另做他用。
　　堆內存用來存放由new建立的對象和數組。
　　在堆中分配的內存，由Java虛擬機的自動垃圾回收器來管理。
　　在堆中產生了一個數組或對象後，還能夠在棧中定義一個特殊的變量，讓棧中這個變量的取值等於數組或對象在堆內存中的首地址，棧中的這個變量就成了數組或對象的引用變量。
　　引用變量就至關因而爲數組或對象起的一個名稱，之後就能夠在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數組或對象。
　　具體的說：
　　棧與堆都是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。
　　Java的堆是一個運行時數據區,類的(對象從中分配空間。這些對象經過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令創建，它們不須要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負責的，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，由於它是在運行時動態分配內存的，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。
　　棧的優點是，存取速度比堆要快，僅次於寄存器，棧數據能夠共享。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。棧中主要存放一些基本類型的變量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄。
　　棧有一個很重要的特殊性，就是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，而後查找棧中是否有3這個值，若是沒找到，就將3存放進來，而後將a指向3。接着處理int b = 3;在建立完b的引用變量後，由於在棧中已經有3這個值，便將b直接指向3。這樣，就出現了a與b同時均指向3的狀況。這時，若是再令a=4;那麼編譯器會從新搜索棧中是否有4值，若是沒有，則將4存放進來，並令a指向4;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。要注意這種數據的共享與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共享是不一樣的，由於這種狀況a的修改並不會影響到b, 它是由編譯器完成的，它有利於節省空間。而一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態，會影響到另外一個對象引用變量