1、深入Java核心Java內存分配原理精講本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講.寄存器:我們在程序中無法控制棧:存放基本類型的數據和對象的引用,但對象本身不存放在棧中,而是存放在堆中堆:存放用new產生的數據靜態域:存放在對象中用static定義的靜態成員常量池:存放常量非RAM存儲:硬盤等永久存儲空間Java內存分配中的棧在函數中定義的一些基本類型的變量數據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 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。Java內存

2、分配中的堆堆內存用來存放由new創建的對象和數組。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。引用變量就相當于是 為數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組或對象。引用變量就相當于是為數組或者對象起的一個名稱。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。而數組和對象本身在堆中分配,即使程序 運行到使用 new 產生數組或者對象的語句所在的代碼塊之外,

3、數組和對象本身占據的內存不會被釋放,數組和對象在沒有引用變量指向它的時候,才變為垃圾,不能在被使用,但仍 然占據內存空間不放,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!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文件中的一些數據。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及數組)的常量值(final)還包含一些以文本形式出現的符號引用,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

4、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。在程序執行的時候,常量池 會儲存在Method Area,而不是堆中。堆與棧Ja

5、va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,堆的優勢是可以動態地分配內存 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據。但缺點是,由于要在運行時動態 分配內存,存取速度較慢。棧的優勢是,存取速度比堆要快,僅次于寄存器,棧數據可以共享。但缺點是,存在棧中的數據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據(int, short, long

6、, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄(引用)。棧有一個很重要的特殊性,就是存在棧中的數據可以共享。假設我們同時定義:Java代碼int a = 3;int b = 3;編譯器先處理int a = 3;首先它會在棧中創建一個變量為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

7、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,會影響到另一個對象引用變量。String是一個特殊的包裝類數據。可以用:Java代碼本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講(2).String str = new String(abc);String str = abc;兩種的形式來創建,第一種是用new()來新建對象的,它會在存放于堆中。每調用一次就會創建一個新的對象。而第

8、二種是先在棧中創建一個對String類的對象引用變量str,然后通過符號引用去字符串常量池 里找有沒有abc,如果沒有,則將abc存放進字符串常量池 ,并令str指向”abc”,如果已經有”abc” 則直接令str指向“abc”。比較類里面的數值是否相等時,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。Java代碼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。Java代碼String str1 =n

9、ew 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。因此用第二種方式創建多個”abc”字符串,在內存中 其實只存在一個對象而已. 這種寫法有利與節省內存空間. 同時它可以在一定程度上提高程序的運行速度,因為JVM會自動根據棧中數據的實際情況來決定是否有必要創建新對象。而對于String str = new String(abc);的代碼,則一概在堆中創建新對象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要創建新對象,從而加重了程序的負擔。另

10、 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,創建了String類的對象str。擔心陷阱!對象可能并沒有被創建!而可能只是指向一個先前已經創建的 對象。只有通過new()方法才能保證每次都創建一個新的對象。由于String類的immutable性質,當String變量需要經常變換 其值時,應該考慮使用StringBuffer類,以提高程序效率。1. 首先String不屬于8種基本數據類型,String是一個對象。因為對象的默認值是null,所以String的默認值也是null;但它又是一種特殊的對象,有其它對象沒有的一些特性。2. ne

11、w String()和new String(”)都是申明一個新的空字符串,是空串不是null;3. String str=”kvill”;String str=new String (”kvill”)的區別示例:Java代碼String s0=kvill;String s1=kvill;String s2=kv + ill;System.out.println( s0=s1 );System.out.println( s0=s2 );結果為:truetrue首先,我們要知結果為道Java 會確保一個字符串常量只有一個拷貝。因為例子中的 s0和s1中的”kvill”都是字符串常量,它們在編譯期就

12、被確定了,所以s0=s1為true;而”kv”和”ill”也都是字符串常量,當一個字 符串由多個字符串常量連接而成時,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同樣在編譯期就被解析為一個字符串常量,所以s2也是常量池中” kvill”的一個引用。所以我們得出s0=s1=s2;用new String() 創建的字符串不是常量,不能在編譯期就確定,所以new String() 創建的字符串不放入常量池中,它們有自己的地址空間。示例:Java代碼String s0=kvill;String s1=new String(kvill);String s2=kv + new String(ill);System

13、.out.println( s0=s1 );System.out.println( s0=s2 );System.out.println( s1=s2 );結果為:falsefalsefalse例2中s0還是常量池中kvill”的應用,s1因為無法在編譯期確定,所以是運行時創建的新對象”kvill”的引用,s2因本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講(3).為有后半部分 new String(”ill”)所以也無法在編譯期確定,所以也是一個新創建對象”kvill”的應用;明白了這些也就知道為何得出此結果了。4. Sern():再補充介紹一點:存在于.class文

14、件中的常量池,在運行期被JVM裝載,并且可以擴充。String的 intern()方法就是擴充常量池的 一個方法;當一個String實例str調用intern()方法時,Java 查找常量池中 是否有相同Unicode的字符串常量,如果有,則返回其的引用,如果沒有,則在常 量池中增加一個Unicode等于str的字符串并返回它的引用;看示例就清楚了示例:Java代碼String s0= kvill;String s1=new String(kvill);String s2=new String(kvill);System.out.println( s0=s1 );System.out.prin

15、tln( * );ern();s2=ern(); /把常量池中kvill的引用賦給s2System.out.println( s0=s1);System.out.println( s0=ern() );System.out.println( s0=s2 );結果為:falsefalse /雖然執行了ern(),但它的返回值沒有賦給s1true /說明ern()返回的是常量池中kvill的引用true最后我再破除一個錯誤的理解:有人說,“使用 Sern() 方法則可以將一個 String 類的保存到一個全局 Strin

16、g 表中 ,如果具有相同值的 Unicode 字符串已經在這個表中,那么該方法返回表中已有字符串的地址,如果在表中沒有相同值的字符串,則將自己的地址注冊到表中”如果我把他說的這個全局的 String 表理解為常量池的話,他的最后一句話,”如果在表中沒有相同值的字符串,則將自己的地址注冊到表中”是錯的:示例:Java代碼String s1=new String(kvill);String s2=ern();System.out.println( s1=ern() );System.out.println( s1+ +s2 );System.out.println( s2=

17、ern() );結果:falsekvill kvilltrue在這個類中我們沒有聲名一個”kvill”常量,所以常量池中一開始是沒有”kvill”的,當我們調用ern()后就在常量池中 新添加了一 個”kvill”常量,原來的不在常量池中的”kvill”仍然存在,也就不是“將自己的地址注冊到常量池中”了。s1=ern() 為false說明原來的”kvill”仍然存在;s2現在為常量池中”kvill”的地址,所以有s2=ern()為true。5. 關于equals()和=:這個對于String簡單來說就是比較兩字符串的Unicode序列是否相當,如

18、果相等返回true;而=是 比較兩字符串的地址是否相同,也就是是否是同一個字符串的引用。6. 關于String是不可變的這一說又要說很多,大家只 要知道String的實例一旦生成就不會再改變了,比如說:String str=”kv”+”ill”+”“+”ans”; 就是有4個字符串常量,首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在內存中,然后”kvill”又和” 生成 “kvill “存在內存中,最后又和生成了”kvill ans”;并把這個字符串的地址賦給了str,就是因為String的”不可變”產生了很多臨時變量,這也就是為什么建議用StringBuffer的原 因了,因為String

19、Buffer是可改變的。本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講(4).下面是一些String相關的常見問題:String中的final用法和理解Java代碼final StringBuffer a = new StringBuffer(111);final StringBuffer b = new StringBuffer(222);a=b;/此句編譯不通過final StringBuffer a = new StringBuffer(111);a.append(222);/ 編譯通過可見,final只對引用的值(即內存地址)有效,它迫使引用只能指向初始指向的那個對象,改變它的指

20、向會導致編譯期錯誤。至于它所指向的對象 的變化,final是不負責的。String常量池問題的幾個例子下面是幾個常見例子的比較分析和理解:Java代碼String a = a1;String b = a + 1;System.out.println(a = b); /result = trueString a = atrue;String b = a + true;System.out.println(a = b); /result = trueString a = a3.4;String b = a + 3.4;System.out.println(a = b); /result = tru

21、e分析:JVM對于字符串常量的+號連接,將程序編譯期,JVM就將常量字符串的+連接優化為連接后的值,拿a + 1來說,經編譯器優化后在class中就已經是a1。在編譯期其字符串常量的值就確定下來,故上面程序最終的結果都為true。Java代碼String a = ab;String bb = b;String b = a + bb;System.out.println(a = b); /result = false分析:JVM對于字符串引用,由于在字符串的+連接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序編譯期是無法確定的,即a + bb無法被編譯器優化,只有在程序運行期來動態分配并將連接后的新地址

22、賦給b。所以上面程序的結果也就為false。Java代碼String a = ab;final String bb = b;String b = a + bb;System.out.println(a = b); /result = true分析:和3中唯一不同的是bb字符串加了final修飾,對于final修飾的變量,它在編譯時被解析為常量值的一個本地拷貝存儲到自己的 常量 池中或嵌入到它的字節碼流中。所以此時的a + bb和a + b效果是一樣的。故上面程序的結果為true。Java代碼String a = ab;final String bb = getBB();String b = a

23、 + bb;System.out.println(a = b); /result = falseprivate static String getBB() return b;分析:JVM對于字符串引用bb,它的值在編譯期無法確定,只有在程序運行期調用方法后,將方法的返回值和a來動態連接并分配地址為b,故上面 程序的結果為false。通過上面4個例子可以得出得知:Strings=a + b + c;就等價于String s = abc;Stringa=a;Stringb=b;Stringc=c;Strings=a+b+c;這個就不一樣了,最終結果等于:Java代碼StringBuffer tem

24、p = new StringBuffer();temp.append(a).append(b).append(c);String s = temp.toString();由上面的分析結果,可就不難推斷出String 采用連接運算符(+)效率低下原因分析,形如這樣的代碼:Java代碼public class Test public static void main(String args) String s = null;for(int i = 0; i Java代碼public class Test4 private static String a = ab;public static voi

25、d main(String args)String s1 = a;String s2 = b;String s = s1 + s2;System.out.println(s =本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講(5).= a);/falseSystem.out.println(ern() = a);/true這里用到Java里面是一個常量池的問題。對于s1+s2操作,其實是在堆里面重新創建了一個新的對象,s保存的是這個新對象在堆空間的的內容,所 以s與a的值是不相等的。而當調用ern()方法,卻可以返回s在常量池中的地址值,因為a的值存儲在常量池中,故s.

26、intern和a的值相等。總結棧中用來存放一些原始數據類型的局部變量數據和對象的引用(String,數組.對象等等)但不存放對象內容堆中存放使用new關鍵字創建的對象.字符串是一個特殊包裝類,其引用是存放在棧里的,而對象內容必須根據創建方式不同定(常量池和堆).有的是編譯期就已經創建好,存放在字符串常 量池中,而有的是運行時才被創建.使用new關鍵字,存放在堆中。= =Java 程序內存分析url: java程序內存主要分為了2個部分,包括 stack segment(棧內存區)、heap segment(堆內存區)。在分析Java程序內存分配情況時,我們從下面這個經常被使用的例子開始吧。下面

27、程序將打印什么呢?可能大家心中已經有答案了,第1條語句打印的是true,第二條語句打印的false,沒錯,正如大家所想,打印結果就是這樣。那么,大家是否知道為什么第2條語句打印的是false呢?讓我們來看看這個程序中的數據在內存中分配的情況吧。首先,我們分析第一條語句String s1=new String(abc);其實這條語句是下面兩條語句的縮寫,String s1; /1s1=new String(“abc”); /21. 在棧內存中定義一個名為s1的對String類的對像引用變量2. 在堆內存開辟了一塊空間用于存放字符串“abc”,將1定義的引用變量s1指向該空間。同理,第二條語句St

28、ring s2=new String(abc);也做了同樣的事情,定義引用變量,指向新開辟出來的空間。說到這里大家可能心中已經有答案了,為什么s1!=s2呢?因為它們指向的是兩塊不同的堆內存空間。其實,在java中new過程分配內存情況都和上面類似,先在棧內存中定義引用,然后在堆內存中開辟空間,存放數據,最后讓引用指向該空間,如果一個引用 沒有指向任何空間,那么在使用這個引用變量時,程序將拋出著名的NullPointerException,其實從這個異常名字我們也能清晰知道產生該異 常的原因,不是嗎?熟悉了上面這個例子,基本上大家對Java程序內存分配情況,已經入門了,讓我們進入下一步吧。我們

29、定義下面的一個類:我們可能在其他程序中new出一只貓來,像這樣:那么這個new過程是怎么進行的呢?按照上面對String類型new的分析,大家可能想,這個簡單,先在棧內存中定義引用變量kitty,然后在堆內存中分配一塊空間,將kitty貓的屬性存放進去,最后讓引用變量指向這個空間,完了。對,大家這樣分析大體是正確的,但大家好像忽略了一個重要的細節,kitty貓的屬性是怎樣存進堆內存空間的呢?我們來看看Cat這個類的構造函數吧,它定義了兩個形參,也就是局部變量, 在我們試圖通過new向它傳實參值時,在棧內存中定義了兩個引用變量,_weight,_age并賦值,即兩個引用變量所在棧內存中內容分別為

30、 3.0,2,同時在堆中開辟了一塊新空間,空間中有兩個內存區域,而內存中內容為系統初始化內容。然后通過構造函數將棧內存中值賦給堆內存中值,就這樣堆 內存中新空間就被賦值了,接下來就像大家所想的那樣將引用kitty指向這塊新空間。大家可能會想,那么棧中分配出來的那兩塊內存怎么處理呢?其實,做完上面的事情后,局部變量將從棧中彈出,這個過程是自發的,它有別于JVM垃圾收集,JVM垃圾收集主要是用來釋放堆內存空間,某塊堆內存在沒被引用,或引用它的變量再也不會被使用時將被回收。噢,好長的分析啊,不知道大家看得怎么樣了,我們繼續吧。假設在Demo類中有一個方法,像這樣:那么把剛才new出來的 kitty傳

31、入該方法中,像這樣:程序將打印kitty的age,那么該age會變化嗎?可能大家受到C語言中一個著名問題,也就是swap(交換)問題(見下面)的影響,得出了不會變的結論,也就是將打印2,但事實并非如此,該程序將打印5,那么到底發生了什么呢?讓我們從程序內存變化情況,來解本文章講述了深入Java核心Java內存分配原理精講(6).釋這個現象吧。首先,按前面我們的分析,new出kitty貓時,在棧內存中定義了一個引用,指向堆中分配的內存,堆內存存放kitty貓的信息。然后,我們開始調用change方法了,在我們把kitty傳給該方法時,在棧內存中就定義了局部變量_cat,該引用變量將被指向kitty所指向的堆內存區域,然后_cat對它指向的堆內存區域內容進行了更改,這不就是kitty所指堆內存區域被更改了嗎?因為它們指向同一塊堆內存。就這樣,調用kitty.getAge()時,將得到5這樣的結果。最后,分配出來的_cat將從棧中彈出。分析到這里,我們再回頭看,swap