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Java内存分配全面浅析
2014-11-24 12:25:52 来源: 作者: 【 】 浏览:0
Tags:Java 内存 分配 全面 浅析

本文将由浅入深详细介绍Java内存分配的原理,以帮助新手更轻松的学习Java。这类文章网上有很多,但大多比较零碎。本文从认知过程角度出发,将带给读者一个系统的介绍。


进入正题前首先要知道的是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:


Java内存分配,IAVA


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。


示例:


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


把1234赋给i。很简单的一步。


Java内存分配,IAVA


change1方法执行完毕,立即释放局部变量i所占用的栈空间。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


Java内存分配,IAVA


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。


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