JAVA內(nèi)存結(jié)構(gòu)詳解
Java把內(nèi)存分成:棧內(nèi)存,堆內(nèi)存,方法區(qū),本地方法區(qū)和寄存器等。
下面分別介紹棧內(nèi)存,堆內(nèi)存,方法區(qū)各自一些特性:
1、棧內(nèi)存
(1)一些基本類型的變量和對象的引用變量都是在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。
(2)每個棧中的數(shù)據(jù)(原始類型和對象引用)都是私有的,其他棧不能訪問。
(3)棧分為3個部分:基本類型變量區(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)(存放操作指令)。
(4)當在一段代碼塊中定義一個變量時,java就在棧中為這個變量分配內(nèi)存空間,當超過變量的作用域后,java會自動釋放掉為該變量分配的內(nèi)存空間,該內(nèi)存空間可以立刻被另作他用。
(5)當數(shù)據(jù)使用完,所占空間會自動釋放。
2、堆內(nèi)存
(1)堆內(nèi)存用于存放由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組。
(2)每一個實體都有一個內(nèi)存地址值
(3)實體中的變量都有默認初始化值
(4)實體不再被使用,會在不確定的時間內(nèi)被垃圾回收器回收
補充:數(shù)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,但是仍然占著內(nèi)存,在隨后的一個不確定的時間被垃圾回收器釋放掉。這個也是java比較占內(nèi)存的主要原因,實際上,棧中的變量指向堆內(nèi)存中的變量,這就是 Java 中的指針!
3、方法區(qū)
1.又叫靜態(tài)區(qū),跟堆一樣,被所有的線程共享。方法區(qū)包含所有的class和static變量。
2.方法區(qū)中包含的都是在整個程序中永遠唯一的元素,如class,static變量。
方法區(qū)存放裝載的類數(shù)據(jù)信息包括:
(1)基本信息:
1)每個類的全限定名
2)每個類的直接超類的全限定名(可約束類型轉(zhuǎn)換)
3)該類是類還是接口
4)該類型的訪問修飾符
5)直接超接口的全限定名的有序列表
(2)每個已裝載類的詳細信息:
1)運行時常量池:
存放該類型所用的一切常量(直接常量和對其它類型、字段、方法的符 號引用),它們以數(shù)組形式通過索引被訪問,是外部調(diào)用與類聯(lián)系及類型對象化的橋梁。它是類文件(字節(jié)碼)常量池的運行時表示。(還有一種靜態(tài)常量池,在字節(jié)碼文件中)。
2)字段信息:
類中聲明的每一個字段的信息(名,類型,修飾符)。
3)方法信息:
類中聲明的每一個方法的信息(名,返回類型,參數(shù)類型,修飾符,方法的字節(jié)碼和異常表)。
4)靜態(tài)變量
5)到類 classloader 的引用:即到該類的類裝載器的引用。
6)到類 class 的引用: 虛擬機為每一個被裝載的類型創(chuàng)建一個 class 實例, 用來代表這個被裝載的類
以上為棧內(nèi)存,堆內(nèi)存,方法區(qū)的一些特性,其中
棧有一個很重要的特殊性,就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設我們同時定義:
int a = 5; int b = 5; |
編譯器先處理int a = 5;首先它會在棧中創(chuàng)建一個變量為a的引用,然后查找棧中是否有5這個值,如果沒找到,就將5存放進來,然后將a指向5。
接著處理int b = 5;在創(chuàng)建完b的引用變量后,因為在棧中已經(jīng)有5這個值,便將b直接指向5。這樣,就出現(xiàn)了a與b同時均指向5的情況。
這時,如果再令a=8;那么編譯器會重新搜索棧中是否有8值,如果沒有,則將8存放進來,并令a指向8;如果已經(jīng)有了,則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。
注意:這種數(shù)據(jù)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同的,因為這種情況a的修改并不會影響到b, 它是由編譯器完成的,它有利于節(jié)省空間。而一個對象引用變量修改了這個對象的內(nèi)部狀態(tài),會影響到另一個對象引用變量。
下面舉例說明Java程序在內(nèi)存中的分配:
拿String舉例,其中String是一個特殊的包裝類數(shù)據(jù)。可以用:
String str = new String("abc"); String str = "abc"; |
兩種的形式來創(chuàng)建,第一種是用new()來新建對象的,它會在存放于堆中。每調(diào)用一次就會創(chuàng)建一個新的對象。
而第二種是先在棧中創(chuàng)建一個對String類的對象引用變量str,然后查找棧中有沒有存放"abc",如果沒有,則將"abc"存放進棧,并令str指向"abc",如果已經(jīng)有"abc" 則直接令str指向"abc"。
比較類里面的數(shù)值是否相等時,用equals()方法;當測試兩個包裝類的引用是否指向同一個對象時,用==,下面用例子說明上面的理論。
String str1 = "abc"; String str2 = "abc"; System.out.println(str1==str2); //true //可以看出str1和str2是指向同一個對象的。 String str1 =new String ("abc"); String str2 =new String ("abc"); System.out.println(str1==str2); // false |
//用new的方式是生成不同的對象。每一次生成一個。
因此用第一種方式創(chuàng)建多個"abc"字符串,在內(nèi)存中其實只存在一個對象而已.這種寫法有利與節(jié)省內(nèi)存空間. 同時它可以在一定程度上提高程序的運行速度,因為JVM會自動根據(jù)棧中數(shù)據(jù)的實際情況來決定是否有必要創(chuàng)建對象。
而對于String str = new String("abc");的代碼,則一概在堆中創(chuàng)建新對象,而不管其字符串值是否相等,是有必要創(chuàng)建新對象,從而加重了程序的負擔。
另一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc";的格式定義類時,總是想當然地認為,創(chuàng)建了String類的對象str。當心陷阱!對象可能并沒有被創(chuàng)建!而可能只是指向一個先前已經(jīng)創(chuàng)建的對象。只有通過new()方法才能保證每次都創(chuàng)建一個新的對象。
內(nèi)存圖演示
new String ("abc")內(nèi)存圖: