Java程序员必须了解的java内存模型

 2019-12-10 11:24  阅读(934)
文章分类:Java Core
  • Java程序运行时,数据会分区存放,JavaStack(Java栈)、 heap(堆)、method(方法区)。
  • 20191210001155\_1.png
    Java运行时数据区域的结构

一、JVM内存模型

  • 1、Java栈

Java栈的区域很小,只有1M,特点是存取速度很快,所以在stack中存放的都是快速执行的任务,基本数据类型的数据,和对象的引用(reference)。

存放基本类型的变量数据和对象的引用,但对象本身不存放在栈中,而是存放在堆(new 出来的对象)或者常量池中(字符串常量对象存放在常量池中。)

  • 2、程序计数器(ProgramCounter)寄存器

    • 最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制。
  • 3.本地方法栈

    • Nativemethodstack(本地方法栈):保存native方法进入区域的地址。
  • 4.堆

    • 类的对象放在heap(堆)中,所有的类对象都是通过new方法创建,创建后,在stack(栈)会创建类对象的引用(内存地址)。
  • 5、方法区

    • method(方法区)又叫静态区,存放所有的①类(class),②静态变量(static变量),③静态方法,④常量和⑤成员方法。
  • 6、运行常量池

    • 这儿的“静态”是指“位于固定位置”。程序运行期间,静态存储的数据将随时等候调用。可用static关键字指出一个对象的特定元素是静态的。但Java对象本身永远都不会置入静态存储空间。
    • 这个区域属于方法区。该区域存放类和接口的常量,除此之外,它还存放成员变量和成员方法的所有引用。当一个成员变量或者成员方法被引用的时候,JVM就通过运行常量池中的这些引用来查找成员变量和成员方法在内存中的的实际地址

小结

  • 这里我们主要关心栈,堆和常量池,对于栈和常量池中的对象可以共享,对于堆中的对象不可以共享。
  • 栈中的数据大小和生命周期是可以确定的,当没有引用指向数据时,这个数据就会消失。
  • 堆中的对象的由垃圾回收器负责回收,因此大小和生命周期不需要确定,具有很大的灵活性。
  • 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。

二、栈和堆的区别

  • 堆的优缺点

Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立,它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的,堆的优势是可以动态地分配内存 大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行时动态 分配内存,存取速度较慢。

  • 栈的优缺点

栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享。但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是 确定的,缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量数据(int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄(引用)。

栈有一个很重要的特殊性,就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义:

  Java代码
      int a = 3;
      int b = 3;  //【这两句本质就是只在栈分配了一块内存空间,存放了3,只不过这块内存空间有两个别名,分别是a和b。】
  • 编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找栈中是否有3这个值,如果没找到,就将3存放进来,然后将a指向3。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,因为在栈中已经有3这个值,便将b直接指向3。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。   
  • 这时,如果再令 a=4;那么编译器会重新搜索栈中是否有4值,如果没有,则将4存放进来,并令a指向4;如果已经有了,则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响 到b的值。   
  • 要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的,因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的,它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,会影响到另一个对象引用变量。

三、实例分析

1.对于String类型

1.String s1 = "china"; //String默认就是常量类型,可以认为默认省略了final2.String s2 = "china";3.String s3 = "china";4.String ss1 = new String("china");5.String ss2 = new String("china");6.String ss3 = new String("china");

对于通过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。这也就是有道面试题:String s = new String(“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。

String test = "test"; test=test+"java"; System.out.println(test); test = test+"hhh"; System.out.println(test.hashCode()); String test2 = new String("testjavahhh"); System.out.println(test2.hashCode()); String s0="kvill"; String s1="kvill"; String s2="kv" + "ill"; System.out.println( s0==s1 ); System.out.println( s0==s2 );================================= 以上代码输出为: testjava 417853748 417853748 true true

代码分析

  • String 类型默认是final的,但是final的对象只是对象引用不变,引用的内容是可变的
  • 当new 一个新的字符串对象时,如果常量池中有就会复用常量池中的,如果没有先在常量池中创建一个对象,然后再拷贝该对象
  • String s = new String(“xyz”),对于条语句:产生一个或两个对象,如果常量池中原来没有”xyz”,就是两个。

2.对于基础类型的变量和常量

对于基础类型的变量和常量:变量和引用存储在栈中,常量存储在常量池中。

如以下代码:

Java代码
1.int i1 = 9;
2.int i2 = 9;
3.int i3 = 9;
4.public static final int INT1 = 9;
5.public static final int INT2 = 9;
6.public static final int INT3 = 9;

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

总结

  • 1. 栈中用来存放一些原始数据类型的局部变量数据和对象的引用(String,数组.对象等等)但不存放对象内容
  • 2.堆中存放使用new关键字创建的对象.
  • 3.字符串是一个特殊包装类,其引用是存放在栈里的,而对象内容必须根据创建方式不同定(常量池和堆).有的是编译期就已经创建好,存放在字符串常 量池中,而有的是运行时才被创建.使用new关键字,存放在堆中。

参考文档

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