本文將由淺入深詳細介紹Java內(nèi)存分配的原理如绸，以幫助新手更輕松的學(xué)習(xí)Java。這類文章網(wǎng)上有很多旭贬，但大多比較零碎。本文從認知過程角度出發(fā)搪泳，將帶給讀者一個系統(tǒng)的介紹稀轨。
進入正題前首先要知道的是Java程序運行在JVM(上，可以把JVM理解成Java程序和操作系統(tǒng)之間的橋梁岸军，JVM實現(xiàn)了Java的平臺無關(guān)性奋刽，由此可見JVM的重要性。所以在學(xué)習(xí)Java內(nèi)存分配原理的時候一定要牢記這一切都是在JVM中進行的艰赞，JVM是內(nèi)存分配原理的基礎(chǔ)與前提佣谐。
簡單通俗的講，一個完整的Java程序運行過程會涉及以下內(nèi)存區(qū)域：
l.寄存器：JVM內(nèi)部虛擬寄存器方妖，存取速度非诚粱辏快，程序不可控制党觅。
2.棧：保存局部變量的值雌澄，包括：1.用來保存基本數(shù)據(jù)類型的值；2.保存類的實例杯瞻，即堆區(qū)對象的引用(指針)镐牺。也可以用來保存加載方法時的幀。
3.堆：用來存放動態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)魁莉，比如new出來的對象睬涧。注意創(chuàng)建出來的對象只包含屬于各自的成員變量，并不包括成員方法旗唁。因為同一個類的對象擁有各自的成員變量畦浓，存儲在各自的堆中，但是他們共享該類的方法逆皮，并不是每創(chuàng)建一個對象就把成員方法復(fù)制一次宅粥。
4.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电谣。包括直接常量(基本類型秽梅，String)和對其他類型抹蚀、方法、字段的符號引用(1)企垦。池中的數(shù)據(jù)和數(shù)組一樣通過索引訪問环壤。由于常量池包含了一個類型所有的對其他類型、方法钞诡、字段的符號引用郑现，所以常量池在Java的動態(tài)鏈接中起了核心作用。常量池存在于堆中荧降。
5.代碼段：用來存放從硬盤上讀取的源程序代碼接箫。
6.數(shù)據(jù)段：用來存放static定義的靜態(tài)成員。
下面是內(nèi)存表示圖：
上圖中大致描述了Java內(nèi)存分配朵诫，接下來通過實例詳細講解Java程序是如何在內(nèi)存中運行的（注：以下圖片引用自尚學(xué)堂馬士兵老師的J2SE課件辛友，圖右側(cè)是程序代碼，左側(cè)是內(nèi)存分配示意圖剪返，我會一一加上注釋）废累。
預(yù)備知識
1.一個Java文件，只要有main入口方法脱盲，我們就認為這是一個Java程序邑滨，可以單獨編譯運行。
2.無論是普通類型的變量還是引用類型的變量(俗稱實例)钱反，都可以作為局部變量掖看，他們都可以出現(xiàn)在棧中。只不過普通類型的變量在棧中直接保存它所對應(yīng)的值诈铛，而引用類型的變量保存的是一個指向堆區(qū)的指針乙各，通過這個指針，就可以找到這個實例在堆區(qū)對應(yīng)的對象幢竹。因此耳峦，普通類型變量只在棧區(qū)占用一塊內(nèi)存，而引用類型變量要在棧區(qū)和堆區(qū)各占一塊內(nèi)存焕毫。
示例：
1.JVM自動尋找main方法蹲坷，執(zhí)行第一句代碼，創(chuàng)建一個Test類的實例邑飒，在棧中分配一塊內(nèi)存循签，存放一個指向堆區(qū)對象的指針110925。
2.創(chuàng)建一個int型的變量date疙咸，由于是基本類型县匠，直接在棧中存放date對應(yīng)的值9。
3.創(chuàng)建兩個BirthDate類的實例d1乞旦、d2贼穆，在棧中分別存放了對應(yīng)的指針指向各自的對象。他們在實例化時調(diào)用了有參數(shù)的構(gòu)造方法兰粉，因此對象中有自定義初始值故痊。
調(diào)用test對象的change1方法，并且以date為參數(shù)玖姑。JVM讀到這段代碼時愕秫，檢測到i是局部變量，因此會把i放在棧中焰络，并且把date的值賦給i戴甩。
把1234賦給i。很簡單的一步闪彼。
change1方法執(zhí)行完畢等恐，立即釋放局部變量i所占用的棧空間备蚓。
調(diào)用test對象的change2方法，以實例d1為參數(shù)囱稽。JVM檢測到change2方法中的b參數(shù)為局部變量郊尝，立即加入到棧中，由于是引用類型的變量战惊，所以b中保存的是d1中的指針流昏，此時b和d1指向同一個堆中的對象。在b和d1之間傳遞是指針吞获。
change2方法中又實例化了一個BirthDate對象况凉，并且賦給b。在內(nèi)部執(zhí)行過程是：在堆區(qū)new了一個對象各拷，并且把該對象的指針保存在棧中的b對應(yīng)空間刁绒，此時實例b不再指向?qū)嵗齞1所指向的對象，但是實例d1所指向的對象并無變化烤黍，這樣無法對d1造成任何影響知市。
change2方法執(zhí)行完畢，立即釋放局部引用變量b所占的椝偃铮空間嫂丙，注意只是釋放了棧空間规哲，堆空間要等待自動回收跟啤。
調(diào)用test實例的change3方法，以實例d2為參數(shù)。同理隅肥，JVM會在棧中為局部引用變量b分配空間竿奏，并且把d2中的指針存放在b中，此時d2和b指向同一個對象武福。再調(diào)用實例b的setDay方法议双，其實就是調(diào)用d2指向的對象的setDay方法。
調(diào)用實例b的setDay方法會影響d2捉片，因為二者指向的是同一個對象平痰。
change3方法執(zhí)行完畢，立即釋放局部引用變量b伍纫。
以上就是Java程序運行時內(nèi)存分配的大致情況宗雇。其實也沒什么，掌握了思想就很簡單了莹规。無非就是兩種類型的變量：基本類型和引用類型赔蒲。二者作為局部變量，都放在棧中良漱，基本類型直接在棧中保存值舞虱，引用類型只保存一個指向堆區(qū)的指針，真正的對象在堆里母市。作為參數(shù)時基本類型就直接傳值矾兜，引用類型傳指針。
小結(jié)：
1.分清什么是實例什么是對象患久。Classa=newClass;此時a叫實例椅寺，而不能說a是對象。實例在棧中蒋失，對象在堆中返帕，操作實例實際上是通過實例的指針間接操作對象。多個實例可以指向同一個對象篙挽。
2.棧中的數(shù)據(jù)和堆中的數(shù)據(jù)銷毀并不是同步的荆萤。方法一旦結(jié)束，棧中的局部變量立即銷毀嫉髓，但是堆中對象不一定銷毀观腊。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算行，它才銷毀梧油，而且還不是馬上銷毀，要等垃圾回收掃描時才可以被銷毀州邢。
3.以上的棧儡陨、堆褪子、代碼段、數(shù)據(jù)段等等都是相對于應(yīng)用程序而言的骗村。每一個應(yīng)用程序都對應(yīng)唯一的一個JVM實例嫌褪，每一個JVM實例都有自己的內(nèi)存區(qū)域，互不影響胚股。并且這些內(nèi)存區(qū)域是所有線程共享的笼痛。這里提到的棧和堆都是整體上的概念，這些堆棧還可以細分琅拌。
4.類的成員變量在不同對象中各不相同缨伊，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进宝，只有一套刻坊，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內(nèi)存党晋。
以上分析只涉及了棧和堆谭胚，還有一個非常重要的內(nèi)存區(qū)域：常量池，這個地方往往出現(xiàn)一些莫名其妙的問題未玻。常量池是干嘛的上邊已經(jīng)說明了灾而，也沒必要理解多么深刻，只要記住它維護了一個已加載類的常量就可以了扳剿。接下來結(jié)合一些例子說明常量池的特性绰疤。
預(yù)備知識：
基本類型和基本類型的包裝類∥柚眨基本類型有：byte、short癣猾、char敛劝、int、long纷宇、boolean夸盟。基本類型的包裝類分別是：Byte像捶、Short上陕、Character、Integer拓春、Long释簿、Boolean。注意區(qū)分大小寫硼莽。二者的區(qū)別是：基本類型體現(xiàn)在程序中是普通變量庶溶，基本類型的包裝類是類，體現(xiàn)在程序中是引用變量。因此二者在內(nèi)存中的存儲位置不同：基本類型存儲在棧中偏螺，而基本類型包裝類存儲在堆中行疏。上邊提到的這些包裝類都實現(xiàn)了常量池技術(shù)，另外兩種浮點數(shù)類型的包裝類則沒有實現(xiàn)套像。另外酿联，String類型也實現(xiàn)了常量池技術(shù)。
實例：
結(jié)果：結(jié)果分析：
1.i和i0均是普通類型(int)的變量夺巩，所以數(shù)據(jù)直接存儲在棧中贞让，而棧有一個很重要的特性：棧中的數(shù)據(jù)可以共享。當(dāng)我們定義了inti=40;劲够，再定義inti0=40;這時候會自動檢查棧中是否有40這個數(shù)據(jù)震桶，如果有，i0會直接指向i的40征绎，不會再添加一個新的40蹲姐。
2.i1和i2均是引用類型，在棧中存儲指針人柿，因為Integer是包裝類柴墩。由于Integer包裝類實現(xiàn)了常量池技術(shù)，因此i1凫岖、i2的40均是從常量池中獲取的江咳，均指向同一個地址，因此i1=12哥放。
3.很明顯這是一個加法運算歼指，Java的數(shù)學(xué)運算都是在棧中進行的，Java會自動對i1甥雕、i2進行拆箱操作轉(zhuǎn)化成整型踩身，因此i1在數(shù)值上等于i2+i3。
4.i4和i5均是引用類型社露，在棧中存儲指針挟阻，因為Integer是包裝類。但是由于他們各自都是new出來的峭弟，因此不再從常量池尋找數(shù)據(jù)附鸽，而是從堆中各自new一個對象，然后各自保存指向?qū)ο蟮闹羔樎魅常詉4和i5不相等坷备，因為他們所存指針不同，所指向?qū)ο蟛煌?/p>
5.這也是一個加法運算情臭，和3同理击你。
6.d1和d2均是引用類型玉组，在棧中存儲指針，因為Double是包裝類丁侄。但Double包裝類沒有實現(xiàn)常量池技術(shù)惯雳，因此Doubled1=1.0;相當(dāng)于Doubled1=newDouble(1.0);，是從堆new一個對象鸿摇，d2同理石景。因此d1和d2存放的指針不同，指向的對象不同拙吉，所以不相等潮孽。
小結(jié)：
1.以上提到的幾種基本類型包裝類均實現(xiàn)了常量池技術(shù)，但他們維護的常量僅僅是【-128至127】這個范圍內(nèi)的常量筷黔，如果常量值超過這個范圍往史，就會從堆中創(chuàng)建對象，不再從常量池中取佛舱。比如椎例，把上邊例子改成Integeri1=400;Integeri2=400;，很明顯超過了127请祖，無法從常量池獲取常量订歪，就要從堆中new新的Integer對象，這時i1和i2就不相等了肆捕。
2.String類型也實現(xiàn)了常量池技術(shù)刷晋，但是稍微有點不同。String型是先檢測常量池中有沒有對應(yīng)字符串慎陵，如果有眼虱，則取出來；如果沒有席纽，則把當(dāng)前的添加進去蒙幻。
凡是涉及內(nèi)存原理，一般都是博大精深的領(lǐng)域胆筒，切勿聽信一家之言，多讀些文章诈豌。我在這只是淺析仆救，里邊還有很多貓膩，就留給讀者探索思考了矫渔。希望本文能對大家有所幫助彤蔽！
腳注：
(1)符號引用，顧名思義庙洼，就是一個符號顿痪，符號引用被使用的時候镊辕，才會解析這個符號。如果熟悉Linux或unix系統(tǒng)的蚁袭，可以把這個符號引用看作一個文件的軟鏈接征懈，當(dāng)使用這個軟連接的時候，才會真正解析它揩悄，展開它找到實際的文件
對于符號引用卖哎，在類加載層面上討論比較多，源碼級別只是一個形式上的討論删性。
當(dāng)一個類被加載時亏娜，該類所用到的別的類的符號引用都會保存在常量池，實際代碼執(zhí)行的時候蹬挺，首次遇到某個別的類時维贺，JVM會對常量池的該類的符號引用展開，轉(zhuǎn)為直接引用巴帮，這樣下次再遇到同樣的類型時溯泣，JVM就不再解析，而直接使用這個已經(jīng)被解析過的直接引用晰韵。
除了上述的類加載過程的符號引用說法发乔，對于源碼級別來說，就是依照引用的解析過程來區(qū)別代碼中某些數(shù)據(jù)屬于符號引用還是直接引用雪猪，如栏尚，System.out.println("test"+"abc");//這里發(fā)生的效果相當(dāng)于直接引用，而假設(shè)某個Strings="abc";System.out.println("test"+s);//這里的發(fā)生的效果相當(dāng)于符號引用只恨，即把s展開解析译仗，也就相當(dāng)于s是"abc"的一個符號鏈接，也就是說在編譯的時候官觅，class文件并沒有直接展看s，而把這個s看作一個符號休涤，在實際的代碼執(zhí)行時咱圆，才會展開這個。
無論你是零基礎(chǔ)學(xué)Java功氨，或者是已經(jīng)工作的技術(shù)人員想對自己進行能力提升序苏，都可以在中軟高科找到最合適的實訓(xùn)課程。
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