java内存分配之堆,栈,常量池,方法区

java栈

java栈,在函数的定义中定义的基本类型(int,long,short,byte,float,double,boolean,char)的变量数据和对象的引用变量分配的存储空间的地方。当在代码块中定义一个变量时,java栈就为这个变量分配适当的内存空间,当该变量退出作用域时,java栈会释放该变量的内存空间。

java堆

Java堆,用来存放new创建的对象(实例)和数组。该内存的回收由java虚拟机的自动垃圾回收器管理。

在java堆中新创建了一个对象或者数组后,可以在java栈中定义一个特殊的变量,可以让该变量指向java堆中得数组或者对象的首地址,Java栈中的该变量就变成了Java堆数组或者对象的引用,该引用就是为java堆中的对象和数组起了一个名字,以后在程序的使用中可以使用该引用来调用对象实例和数组。

引用变量java栈中分配内存,当程序运行到其作用于之外的区域后,该引用变量被释放。而数组和对象本身在堆中分配,即使程序运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外,数组和对象本身占据的内存不会被释放,数组和对象在没有引用变量指向它的时候,才变为垃圾,不能在被使用,但仍 然占据内存空间不放,在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走(释放掉)。这也是 Java 比较占内存的原因。 

堆栈可以理解为指针,Java栈时地址,Java对时地址指向的变量单元。

常量池 

  常量池指的是在编译期被确定,并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。除了包含代码中所定义的各种基本类型(如int、long等等)和对象型(如String及数组)的常量值(final)还包含一些以文本形式出现的符号引用,比如: 

  1. 类和接口的全限定名;
  2. 字段的名称和描述符; 
  3. 方法和名称和描述符。

  虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集和,包括直接常量(string,integer和 floating point常量)和对其他类型,字段和方法的符号引用。

  对于String常量,它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的, 对于String类型,有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值,注意:该表只存储文字字符串值,不存储符号引 用。说到这里,对常量池中的字符串值的存储位置应该有一个比较明了的理解了。

  在程序执行的时候,常量池储存在Method Area,而不是堆中(永远不在堆中)。

下面对字符串String的内存分配和基本数据类型的分配举例说名。

方法区

方法区也是各个线程共享的内存区域,它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区域又被称为“永久代”,但这仅仅对于 Sun HotSpot 来讲,JRockit 和 IBM J9 虚拟机中并不存在永久代的概念。Java 虚拟机规范把方法区描述为 Java 堆的一个逻辑部分,而且它和 Java Heap 一样不需要连续的内存,可以选择固定大小或可扩展,另外,虚拟机规范允许该区域可以选择不实现垃圾回收。相对而言,垃圾收集行为在这个区域比较少出现。该区域的内存回收目标主要针是对废弃常量的和无用类的回收。运行时常量池是方法区的一部分,Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Class文件常量池),用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。运行时常量池相对于 Class 文件常量池的另一个重要特征是具备动态性,Java 语言并不要求常量一定只能在编译期产生,也就是并非预置入 Class 文件中的常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的是 String 类的 intern()方法。

对象实例化分析

对内存分配情况分析最常见的示例便是对象实例化:

Object obj = new Object()

这段代码的执行会涉及 Java 栈、Java 堆、方法区三个最重要的内存区域。假设该语句出现在方法体中,及时对 JVM 虚拟机不了解的 Java 使用这,应该也知道 obj 会作为引用类型(reference)的数据保存在 Java 栈的本地变量表中,而会在 Java 堆中保存该引用的实例化对象,但可能并不知道,Java 堆中还必须包含能查找到此对象类型数据的地址信息(如对象类型、父类、实现的接口、方法等),这些类型数据则保存在方法区中。

String字符串的内存分配

    这里需要有个说明:new 是在运行时才分配内存空间。编译只是检查语法。

 对于字符串,其对象的引用都是存储在栈中的,如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池中,如果是运行期(new出来的)才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串,在常量池中永远只有一份,在堆中有多份。


        String s1 = "china";
        String s2 = "china";
        String s3 = "china";

        String ss1 = new String("china");
        String ss2 = new String("china");
        String ss3 = new String("china");

 

可以看出:

      String X= " ",s1,s2,s3是在编译时就被创建,并且放入常量池中 ,以String X="china"为例在编译期间,编译器会查看常量池中是否存在china,如果不存在会new出一个china字符串,存在不会new,会让栈中的引用变量指向已经存在的china字符串,因此常量池只有一个常量被创建。

        对于 String X = new String("china"),在编译时不会被创建,在加载和执行过程中,通过new产生一个字符串(假设为“china”)时,会先去常量池中查找是否已经有了“china”对象,如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象,然后堆中再创建一个常量池中此”china”对象的拷贝对象。也就是说new的时候,实际是再内存中开辟两个地方存放“abc”,一个在堆内存上,一个在常量池。

这也就是有道面试题:Strings=newString(“xyz”);产生几个对象?一个或两个,如果常量池中原来没有”xyz”,就是两个。

基础类型的变量和常量


        int i1 = 9;
        int i2 = 9;
        int i3 = 9;

        final int INT1 = 9;
        final int INT2 = 9;
        final int INT3 = 9;

 

 编译器先处理int i1 = 9;首先它会在栈中创建一个变量为i1的引用,然后查找栈中是否有9这个值,如果没找到,就将9存放进来,然后将i1指向9。接着处理int i2 = 9;在创建完i2的引用变量后,因为在栈中已经有9这个值,便将i2直接指向9。这样,就出现了i1与i2同时均指向9的情况。最后i3也指向这个9。重复一句栈是用来存放基础类型数据和 对象的引用。

成员变量和局部变量在内存中的分配

 对于成员变量和局部变量:成员变量就是方法外部,类的内部定义的变量;局部变量就是方法或语句块内部定义的变量。局部变量必须初始化。 形式参数是局部变量,局部变量的数据存在于栈内存中。栈内存中的局部变量随着方法的消失而消失。 成员变量存储在堆中的对象里面,由垃圾回收器负责回收。

class BirthDate {
    private int day;
    private int month;
    private int year;

    public BirthDate(int d, int m, int y) {
        day = d;
        month = m;
        year = y;
    }
    // 省略get,set方法………
}

public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        int date = 9;
        Test test = new Test();
        test.change(date);
        BirthDate d1 = new BirthDate(7, 7, 1970);
    }

    public void change(int i) {
        i = 1234;
    }
}

 

对于以上这段代码,date为局部变量,i,d,m,y都是形参为局部变量,day,month,year为成员变量。下面分析一下代码执行时候的变化:    

  1. main方法开始执行:int date = 9; date局部变量,基础类型,引用和值都存在栈中。
  2. Test test = new Test();test为对象引用,存在栈中,对象(new Test())存在堆中。 
  3. test.change(date);  i为局部变量,引用和值存在栈中。当方法change执行完成后,i就会从栈中消失。
  4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970); d1为对象引用,存在栈中,对象(new BirthDate())存在堆中,其中d,m,y为局部变量存储在栈中,且它们的类型为基础类型,因此它们的数据也存储在栈中。day,month,year为成员变量,它们存储在堆中(new BirthDate()里面)。当BirthDate构造方法执行完之后,d,m,y将从栈中消失。 
  5. main方法执行完之后,date变量,test,d1引用将从栈中消失,new Test(), new BirthDate()将等待垃圾回收.

参考:https://www.cnblogs.com/SaraMoring/p/5687466.html 

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