本文将由淺入深詳細介紹Java記憶體配置設定的原理,以幫助新手更輕松的學習Java。這類文章網上有很多,但大多比較零碎。本文從認知過程角度出發,将帶給讀者一個系統的介紹。
進入正題前首先要知道的是Java程式運作在JVM(Java Virtual
Machine,Java虛拟機)上,可以把JVM了解成Java程式和作業系統之間的橋梁,JVM實作了Java的平台無關性,由此可見JVM的重要
性。是以在學習Java記憶體配置設定原理的時候一定要牢記這一切都是在JVM中進行的,JVM是記憶體配置設定原理的基礎與前提。
簡單通俗的講,一個完整的Java程式運作過程會涉及以下記憶體區域:
l 寄存器:JVM内部虛拟寄存器,存取速度非常快,程式不可控制。
l 棧:儲存局部變量的值,包括:1.用來儲存基本資料類型的值;2.儲存類的執行個體,即堆區對象的引用(指針)。也可以用來儲存加載方法時的幀。
l 堆:用來存放動态産生的資料,比如new出來的對象。注意建立出來的對象隻包含屬于各自的成員變量,并不包括成員方法。因為同一個類的對象擁有各自的成員變量,存儲在各自的堆中,但是他們共享該類的方法,并不是每建立一個對象就把成員方法複制一次。
l
常量池:JVM為每個已加載的類型維護一個常量池,常量池就是這個類型用到的常量的一個有序集合。包括直接常量(基本類型,String)和對其他類型、
方法、字段的符号引用(1)。池中的資料和數組一樣通過索引通路。由于常量池包含了一個類型所有的對其他類型、方法、字段的符号引用,是以常量池在
Java的動态連結中起了核心作用。常量池存在于堆中。
l 代碼段:用來存放從硬碟上讀取的源程式代碼。
l 資料段:用來存放static定義的靜态成員。
下面是記憶體表示圖:

上圖中大緻描述了Java記憶體配置設定,接下來通過執行個體詳細講解Java程式是如何在記憶體中運作的(注:以下圖檔引用自尚學堂馬士兵老師的J2SE課件,圖右側是程式代碼,左側是記憶體配置設定示意圖,我會一一加上注釋)。
預備知識:
1.一個Java檔案,隻要有main入口方法,我們就認為這是一個Java程式,可以單獨編譯運作。
2.無論是普通類型的變量還是引用類型的變量(俗稱執行個體),都可以作為局部變量,www.linuxidc.com 他們都可以出現在棧中。隻不過
普通類型的變量在棧中直接儲存它所對應的值,而引用類型的變量儲存的是一個指向堆區的指針,通過這個指針,就可以找到這個執行個體在堆區對應的對象。是以,普
通類型變量隻在棧區占用一塊記憶體,而引用類型變量要在棧區和堆區各占一塊記憶體。
示例:
1.JVM自動尋找main方法,執行第一句代碼,建立一個Test類的執行個體,在棧中配置設定一塊記憶體,存放一個指向堆區對象的指針110925。
2.建立一個int型的變量date,由于是基本類型,直接在棧中存放date對應的值9。
3.建立兩個BirthDate類的執行個體d1、d2,在棧中分别存放了對應的指針指向各自的對象。他們在執行個體化時調用了有參數的構造方法,是以對象中有自定義初始值。
調用test對象的change1方法,并且以date為參數。JVM讀到這段代碼時,檢測到i是局部變量,是以會把i放在棧中,并且把date的值賦給i。
把1234賦給i。很簡單的一步。
change1方法執行完畢,立即釋放局部變量i所占用的棧空間。
調用test對象的change2方法,以執行個體d1為參數。JVM檢測到change2方法中的b參數為局部變量,立即加入到棧中,由于是引用類型的變量,是以b中儲存的是d1中的指針,此時b和d1指向同一個堆中的對象。在b和d1之間傳遞是指針。
change2方法中又執行個體化了一個BirthDate對象,并且賦給b。在内部執行過程是:在堆區new了一個對象,并且把該對象的指針儲存在棧中的b對應空間,此時執行個體b不再指向執行個體d1所指向的對象,但是執行個體d1所指向的對象并無變化,這樣無法對d1造成任何影響。
change2方法執行完畢,立即釋放局部引用變量b所占的棧空間,注意隻是釋放了棧空間,堆空間要等待自動回收。
調用test執行個體的change3方法,以執行個體d2為參數。同理,JVM會在棧中為局部引用變量b配置設定空間,并且把d2中的指針存放在b中,此時d2和b指向同一個對象。再調用執行個體b的setDay方法,其實就是調用d2指向的對象的setDay方法。
調用執行個體b的setDay方法會影響d2,因為二者指向的是同一個對象。
change3方法執行完畢,立即釋放局部引用變量b。
以上就是Java程式運作時記憶體配置設定的大緻情況。其實也沒什麼,掌握了思想就很簡單了。無非就是兩種類型的變量:基本類型和引用類型。二者作為局部
變量,都放在棧中,基本類型直接在棧中儲存值,引用類型隻儲存一個指向堆區的指針,真正的對象在堆裡。作為參數時基本類型就直接傳值,引用類型傳指針。
小結:
1.厘清什麼是執行個體什麼是對象。Class a= new Class();此時a叫執行個體,而不能說a是對象。執行個體在棧中,對象在堆中,操作執行個體實際上是通過執行個體的指針間接操作對象。多個執行個體可以指向同一個對象。
2.棧中的資料和堆中的資料銷毀并不是同步的。方法一旦結束,棧中的局部變量立即銷毀,但是堆中對象不一定銷毀。因為可能有其他變量也指向了這個對象,直到棧中沒有變量指向堆中的對象時,它才銷毀,而且還不是馬上銷毀,要等垃圾回收掃描時才可以被銷毀。
3.以上的棧、堆、代碼段、資料段等等都是相對于應用程式而言的。每一個應用程式都對應唯一的一個JVM執行個體,每一個JVM執行個體都有自己的記憶體區域,互不影響。并且這些記憶體區域是所有線程共享的。這裡提到的棧和堆都是整體上的概念,這些堆棧還可以細分。
4.類的成員變量在不同對象中各不相同,都有自己的存儲空間(成員變量在堆中的對象中)。而類的方法卻是該類的所有對象共享的,隻有一套,對象使用方法的時候方法才被壓入棧,方法不使用則不占用記憶體。