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Java培訓實戰(zhàn)教程之深度解析java內存中的原型

更新時間:2016年01月27日10時07分來源:傳智播客Java培訓學院瀏覽次數(shù):

本文主要通過分析再Java培訓中同學們常遇到的關于內存的問題，Java內存分配的棧、堆以以及常量池詳細的講解了其的工作原理。
Java培訓中精點、難點解析
一、Java虛擬機內存原型
寄存器：我們在程序中無法控制
棧：存放基本類型的數(shù)據(jù)和對象的引用，但對象本身不存放在棧中，而是存放在堆中
堆：存放用new產生的數(shù)據(jù)
靜態(tài)域：存放在對象中用static定義的靜態(tài)成員
常量池：存放常量
非RAM存儲：硬盤等永久存儲空間。

二、常量池（constant pool）
      常量池指的是在編譯期被確定，并被保存在已編譯的。class文件中的一些數(shù)據(jù)。除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數(shù)組）的常量值（final）還包含一些以文本形式出現(xiàn)的符號引用，比如：

類和接口的全限定名；
字段的名稱和描述符；
方法和名稱和描述符。

   虛擬機必須為每個被裝載的類型維護一個常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個有序集和，包括直接常量（string,integer和floating point常量）和對其他類型，字段和方法的符號引用。對于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內存當中是以表的形式存在的，對于String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來存儲文字字符串值，注意：該表只存儲文字字符串值，不存儲符號引用。說到這里，對常量池中的字符串值的存儲位置應該有一個比較明了的理解了。在程序執(zhí)行的時候，常量池會儲存在Method Area，而不是堆中。

三、Java內存分配中的棧
   棧的基本單位是幀（或棧幀）：每當一個Java線程運行的時候，Java虛擬機會為該線程分配一個Java棧。該線程在執(zhí)行某個Java方法的時候，向Java棧壓入一個幀，這個幀用于存儲參數(shù)、局部變量、操作數(shù)、中間運算結果等。當這個方法執(zhí)行完的時候，幀會從棧中彈出。Java棧上的所有數(shù)據(jù)是私有的，其他線程都不能該線程的棧數(shù)據(jù)。在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量數(shù)據(jù)和對象的引用變量都在函數(shù)的棧內存中分配。當在一段代碼塊定義一個變量時，Java就在棧中為這個變量分配內存空間，當該變量退出該作用域后，Java會自動釋放掉為該變量所分配的內存空間，該內存空間可以立即被另作他用。

四、Java內存分配中的堆
   Java虛擬機中的堆用來存放由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組。在堆中分配的內存，由Java虛擬機的自動的垃圾回收機制來管理堆的內存。簡單的說和棧相對，堆主要是用來存放Java對象的，棧主要是用來存放對象引用的…在堆中產生了一個數(shù)組或對象后，還可以在棧中定義一個特殊的變量，讓棧中這個變量的取值等于數(shù)組或對象在堆內存中的首地址，Java培訓學院認為棧中的這個變量就成了數(shù)組或對象的引用變量。引用變量就相當于是為數(shù)組或對象起的一個名稱，以后就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數(shù)組或對象。引用變量就相當于是為數(shù)組或對象起的一個名稱。

   引用變量是普通的變量，定義時在棧中分配，引用變量在程序運行到其作用域之外后被釋放。而數(shù)組和對象本身在堆中分配，即使程序運行到使用new產生數(shù)組或者對象的語句所在的代碼塊之外，數(shù)組和對象本身占據(jù)的內存不會被釋放，數(shù)組和對象在沒有引用變量指向它的時候，才變?yōu)槔?，不能在被使用，但仍然占?jù)內存空間不放，在隨后的一個不確定的時間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是Java比較占內存的原因。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的堆是一個運行時數(shù)據(jù)區(qū)，類的（對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需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(yōu)勢是可以動態(tài)地分配內存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因為它是在運行時動態(tài)分配內存的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點是，由于要在運行時動態(tài)分配內存，存取速度較慢

   棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數(shù)據(jù)可以共享。但缺點是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變量數(shù)據(jù)（int，short，long，byte，float，double，boolean，char）和對象句柄（引用）。
   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=3；int b=3；編譯器先處理int a = 3；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3這個值，如果沒找到，就將3存放進來，然后將a指向3，接著處理int b = 3；在創(chuàng)建完b的引用變量后，因為在棧中已經有3這個值，便將b直接指向3這樣，就出現(xiàn)了a與b同時均指向3的情況。
   這時，如果再令a=4；那么編譯器會重新搜索棧中是否有4值，如果沒有，則將4存放進來，并令a指向4；如果已經有了，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。

   要注意這種數(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部狀態(tài)，會影響到另一個對象引用變量。

Java培訓學院始終認為,你將會是最棒的,加油

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作者：傳智播客Java培訓學院
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