此文來源于rj042(僅供學(xué)習(xí))

Java內(nèi)存分配與管理是Java的核心技術(shù)之一表鳍，之前我們曾介紹過Java的內(nèi)存管理與內(nèi)存泄露以及Java垃圾回收方面的知識，今天我們再次深入Java核心瓮恭，詳細介紹一下Java在內(nèi)存分配方面的知識屯蹦。一般Java在內(nèi)存分配時會涉及到以下區(qū)域：

　　◆寄存器：我們在程序中無法控制

　　◆棧：存放基本類型的數(shù)據(jù)和對象的引用绳姨，但對象本身不存放在棧中飘庄，而是存放在堆中（new 出來的對象）

　　◆堆：存放用new產(chǎn)生的數(shù)據(jù)

　　◆靜態(tài)域：存放在對象中用static定義的靜態(tài)成員

　　◆常量池：存放常量

　　◆非RAM存儲：硬盤等永久存儲空間

Java內(nèi)存分配中的棧

　　在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量數(shù)據(jù)和對象的引用變量都在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配跪削。

　　當(dāng)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(nèi)存空間晃跺，當(dāng)該變量退出該作用域后掀虎，Java會自動釋放掉為該變量所分配的內(nèi)存空間涩盾，該內(nèi)存空間可以立即被另作他用。棧中的數(shù)據(jù)大小和生命周期是可以確定的砸西，當(dāng)沒有引用指向數(shù)據(jù)時芹枷，這個數(shù)據(jù)就會消失莲趣。

Java內(nèi)存分配中的堆

　　堆內(nèi)存用來存放由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組喧伞。 在堆中分配的內(nèi)存，由Java虛擬機的自動垃圾回收器來管理翁逞。

　　在堆中產(chǎn)生了一個數(shù)組或?qū)ο蠛笸诤€可以 在棧中定義一個特殊的變量浊竟，讓棧中這個變量的取值等于數(shù)組或?qū)ο笤诙褍?nèi)存中的首地址振定，棧中的這個變量就成了數(shù)組或?qū)ο蟮囊米兞俊? 引用變量就相當(dāng)于是 為數(shù)組或?qū)ο笃鸬囊粋€名稱后频，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(shù)組或?qū)ο蟆Ｒ米兞烤拖喈?dāng)于是為數(shù)組或者對象起的一個名稱靠益。

　　引用變量是普通的變量胧后，定義時在棧中分配壳快，引用變量在程序運行到其作用域之外后被釋放。而數(shù)組和對象本身在堆中分配瘤旨，即使程序 運行到使用 new 產(chǎn)生數(shù)組或者對象的語句所在的代碼塊之外存哲，數(shù)組和對象本身占據(jù)的內(nèi)存不會被釋放七婴，數(shù)組和對象在沒有引用變量指向它的時候打厘，才變?yōu)槔Фⅲ荒茉诒皇褂茫?然占據(jù)內(nèi)存空間不放吗伤，在隨后的一個不確定的時間被垃圾回收器收走（釋放掉）牲芋。這也是 Java 比較占內(nèi)存的原因。

　　實際上氮兵，棧中的變量指向堆內(nèi)存中的變量歹鱼，這就是Java中的指針弥姻！

堆與棧

　　Java的堆是一個運行時數(shù)據(jù)區(qū),類的(對象從中分配空間庭敦。這些對象通過new、newarray伞广、 anewarray和multianewarray等指令建立嚼锄，它們不需要程序代碼來顯式的釋放区丑。堆是由垃圾回收來負責(zé)的，堆的優(yōu)勢是可以動態(tài)地分配內(nèi)存 大小既们，生存期也不必事先告訴編譯器啥纸，因為它是在運行時動態(tài)分配內(nèi)存的斯棒，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數(shù)據(jù)主经。但缺點是罩驻，由于要在運行時動態(tài) 分配內(nèi)存惠遏，存取速度較慢节吮。

　　棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快翘骂，僅次于寄存器碳竟，棧數(shù)據(jù)可以共享狸臣。但缺點是固棚，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是 確定的，缺乏靈活性委粉。棧中主要存放一些基本類型的變量數(shù)據(jù)（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和對象句柄(引用)贾节。

? ? ? 棧有一個很重要的特殊性衷畦，就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設(shè)我們同時定義：

　　Java代碼

　　int a = 3;

　　int b = 3;

　　編譯器先處理int a = 3祈争；首先它會在棧中創(chuàng)建一個變量為a的引用斤程，然后查找棧中是否有3這個值，如果沒找到菩混，就將3存放進來忿墅，然后將a指向3。接著處理int b = 3沮峡；在創(chuàng)建完b的引用變量后疚脐，因為在棧中已經(jīng)有3這個值，便將b直接指向3邢疙。這樣，就出現(xiàn)了a與b同時均指向3的情況疟游。

　　這時呼畸，如果再令 a=4；那么編譯器會重新搜索棧中是否有4值乡摹，如果沒有役耕，則將4存放進來采转，并令a指向4聪廉；如果已經(jīng)有了，則直接將a指向這個地址故慈。因此a值的改變不會影響 到b的值板熊。

　　要注意這種數(shù)據(jù)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察绷，它有利于節(jié)省空間干签。而一個對象引用變量修改了這個對象的內(nèi)部狀態(tài)，會影響到另一個對象引用變量拆撼。

Java代碼

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;?

對于成員變量和局部變量：成員變量就是方法外部容劳，類的內(nèi)部定義的變量喘沿；局部變量就是方法或語句塊內(nèi)部定義的變量。局部變量必須初始化竭贩。

形式參數(shù)是局部變量蚜印，局部變量的數(shù)據(jù)存在于棧內(nèi)存中。棧內(nèi)存中的局部變量隨著方法的消失而消失留量。

成員變量存儲在堆中的對象里面窄赋，由垃圾回收器負責(zé)回收。

如以下代碼：

Java代碼

1.class BirthDate {?

2.? ? private int day;?

3.? ? private int month;?

4.? ? private int year;? ? ?

5.? ? public BirthDate(int d, int m, int y) {?

6.? ? ? ? day = d;?

7.? ? ? ? month = m;?

8.? ? ? ? year = y;?

9.? ? }?

10.? ? 省略get,set方法………?

11.}?

12.?

13.public class Test{?

14.? ? public static void main(String args[]){?

15.int date = 9;?

16.? ? ? ? Test test = new Test();? ? ? ?

17.? ? ? ? ? test.change(date);?

18.? ? ? ? BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);? ? ? ?

19.? ? }? ?

20.?

21.? ? public void change1(int i){?

22.? ? ? ? i = 1234;?

23.? ? }?

對于以上這段代碼楼熄，date為局部變量忆绰，i,d,m,y都是形參為局部變量，day可岂，month错敢，year為成員變量。下面分析一下代碼執(zhí)行時候的變化：

1. main方法開始執(zhí)行：int date = 9;

date局部變量缕粹，基礎(chǔ)類型伐债，引用和值都存在棧中。

2. Test test = new Test();

test為對象引用致开，存在棧中峰锁，對象(new Test())存在堆中。

3. test.change(date);

i為局部變量双戳，引用和值存在棧中虹蒋。當(dāng)方法change執(zhí)行完成后，i就會從棧中消失飒货。

4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);?

d1 為對象引用魄衅，存在棧中，對象(new BirthDate())存在堆中塘辅，其中d晃虫，m，y為局部變量存儲在棧中扣墩，且它們的類型為基礎(chǔ)類型哲银，因此它們的數(shù)據(jù)也存儲在棧中。 day,month,year為成員變量呻惕，它們存儲在堆中(new BirthDate()里面)荆责。當(dāng)BirthDate構(gòu)造方法執(zhí)行完之后，d,m,y將從棧中消失亚脆。

5.main方法執(zhí)行完之后做院，date變量，test，d1引用將從棧中消失键耕，new Test(),new BirthDate()將等待垃圾回收寺滚。

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(shù)據(jù)屈雄。

除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int玛迄、long等等）和對象型（如String及數(shù)組）的常量值(final)還包含一些以文本形式出現(xiàn)的符號引用，比如：

　　◆類和接口的全限定名棚亩；

　　◆字段的名稱和描述符蓖议；

　　◆方法和名稱和描述符。

如果是編譯期已經(jīng)創(chuàng)建好(直接用雙引號定義的)的就存儲在常量池中讥蟆，如果是運行期（new出來的）才能確定的就存儲在堆中勒虾。對于equals相等的字符串，在常量池中永遠只有一份瘸彤，在堆中有多份修然。

String是一個特殊的包裝類數(shù)據(jù)≈士觯可以用：

　　Java代碼

　　String str = new String("abc");

　　String str = "abc";

　　兩種的形式來創(chuàng)建愕宋，第一種是用new()來新建對象的，它會在存放于堆中结榄。每調(diào)用一次就會創(chuàng)建一個新的對象中贝。而第二種是先在棧中創(chuàng)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",如果沒有臼朗，則將"abc"存放進字符串常量池 邻寿，并令str指向”abc”，如果已經(jīng)有”abc” 則直接令str指向“abc”视哑。

　　比較類里面的數(shù)值是否相等時绣否，用equals()方法；當(dāng)測試兩個包裝類的引用是否指向同一個對象時挡毅，用==蒜撮，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跪呈。(str1與str2是引用變量)

　　Java代碼

　　String str1 =new 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段磨。每一次生成一個。

　　因此用第一種方式創(chuàng)建多個”abc”字符串,在內(nèi)存中 其實只存在一個對象而已. 這種寫法有利與節(jié)省內(nèi)存空間. 同時它可以在一定程度上提高程序的運行速度庆械，因為JVM會自動根據(jù)棧中數(shù)據(jù)的實際情況來決定是否有必要創(chuàng)建新對象薇溃。而對于String str = new String("abc")菌赖；的代碼缭乘，則一概在堆中創(chuàng)建新對象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要創(chuàng)建新對象堕绩，從而加重了程序的負擔(dān)策幼。

　　另 一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時奴紧，總是想當(dāng)然地認為特姐，創(chuàng)建了String類的對象str。擔(dān)心陷阱黍氮！對象可能并沒有被創(chuàng)建唐含！而可能只是指向一個先前已經(jīng)創(chuàng)建的 對象。只有通過new()方法才能保證每次都創(chuàng)建一個新的對象沫浆。

String常量池問題的幾個例子

示例1：

Java代碼

　　String s0="kvill";

　　String s1="kvill";

　　String s2="kv" + "ill";

　　System.out.println( s0==s1 );

　　System.out.println( s0==s2 );

　　結(jié)果為：

　　true

　　true

分析：首先捷枯，我們要知結(jié)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”都是字符串常量专执，它們在編譯期就被確定了淮捆，所以s0==s1為true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量本股，當(dāng)一個字 符串由多個字符串常量連接而成時攀痊，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拄显，所以s2也是常量池中” kvill”的一個引用苟径。所以我們得出s0==s1==s2；

示例2：

示例：

　　Java代碼

　　String s0="kvill";

　　String s1=new String("kvill");

　　String s2="kv" + new String("ill");

　　System.out.println( s0==s1 );

　　System.out.println( s0==s2 );

　　System.out.println( s1==s2 );

　　結(jié)果為：

　　false

　　false

　　false

分析：用new String() 創(chuàng)建的字符串不是常量躬审，不能在編譯期就確定涩笤，所以new String() 創(chuàng)建的字符串不放入常量池中，它們有自己的地址空間盒件。

s0還是常量池 中"kvill”的應(yīng)用蹬碧，s1因為無法在編譯期確定，所以是運行時創(chuàng)建的新對象”kvill”的引用炒刁，s2因為有后半部分 new String(”ill”)所以也無法在編譯期確定恩沽，所以也是一個新創(chuàng)建對象”kvill”的應(yīng)用;明白了這些也就知道為何得出此結(jié)果了。

示例3：

Java代碼

　　String a = "a1";

　　String b = "a" + 1;

　　System.out.println((a == b)); //result = true

? ? ? String a = "atrue";

　　String b = "a" + "true";

　　System.out.println((a == b)); //result = true

? ? ? ? String a = "a3.4";

　　String b = "a" + 3.4;

　　System.out.println((a == b)); //result = true

分析：JVM對于字符串常量的"+"號連接翔始，將程序編譯期罗心，JVM就將常量字符串的"+"連接優(yōu)化為連接后的值，拿"a" + 1來說城瞎，經(jīng)編譯器優(yōu)化后在class中就已經(jīng)是a1渤闷。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(jié)果都為true脖镀。

示例4：

Java代碼

　　String a = "ab";

　　String bb = "b";

　　String b = "a" + bb;

　　System.out.println((a == b)); //result = false

分析：JVM對于字符串引用飒箭，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弦蹂，即"a" + bb無法被編譯器優(yōu)化肩碟，只有在程序運行期來動態(tài)分配并將連接后的新地址賦給b。所以上面程序的結(jié)果也就為false凸椿。

示例5：

Java代碼

　　String a = "ab";

　　final String bb = "b";

　　String b = "a" + bb;

　　System.out.println((a == b)); //result = true

分析：和[4]中唯一不同的是bb字符串加了final修飾削祈，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(jié)碼流中脑漫。所以此時的"a" + bb和"a" + "b"效果是一樣的髓抑。故上面程序的結(jié)果為true。

示例6：

Java代碼

　　String a = "ab";

　　final String bb = getBB();

　　String b = "a" + bb;

　　System.out.println((a == b)); //result = false

　　private static String getBB() {? return "b";? }

分析：JVM對于字符串引用bb优幸，它的值在編譯期無法確定启昧，只有在程序運行期調(diào)用方法后，將方法的返回值和"a"來動態(tài)連接并分配地址為b劈伴，故上面 程序的結(jié)果為false密末。

關(guān)于String是不可變的

? ? ? 通過上面例子可以得出得知：

　　String? s? =? "a" + "b" + "c";

　　就等價于String s = "abc";

　　String? a? =? "a";

　　String? b? =? "b";

　　String? c? =? "c";

　　String? s? =? a? +? b? +? c;

　　這個就不一樣了，最終結(jié)果等于：

　　Java代碼

　　StringBuffer temp = new StringBuffer();

　　temp.append(a).append(b).append(c);

　　String s = temp.toString();

　　由上面的分析結(jié)果跛璧，可就不難推斷出String 采用連接運算符（+）效率低下原因分析严里，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 < 100; i++) {

　　? ? ? ? s += "a";

　　? ? }

　　 }

　　}

　　每做一次 + 就產(chǎn)生個StringBuilder對象，然后append后就扔掉追城。下次循環(huán)再到達時重新產(chǎn)生個StringBuilder對象刹碾，然后 append 字符串，如此循環(huán)直至結(jié)束座柱。如果我們直接采用 StringBuilder 對象進行 append 的話迷帜，我們可以節(jié)省 N - 1 次創(chuàng)建和銷毀對象的時間。所以對于在循環(huán)中要進行字符串連接的應(yīng)用色洞，一般都是用StringBuffer或StringBulider對象來進行 append操作戏锹。

　　由于String類的immutable性質(zhì),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火诸，比如說：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4個字符串常量锦针，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在內(nèi)存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在內(nèi)存中置蜀，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(chǎn)生了很多臨時變量奈搜，這也就是為什么建議用StringBuffer的原 因了，因為StringBuffer是可改變的盯荤。

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

　　可見馋吗，final只對引用的"值"(即內(nèi)存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那個對象秋秤，改變它的指向會導(dǎo)致編譯期錯誤宏粤。至于它所指向的對象 的變化脚翘，final是不負責(zé)的。

總結(jié)

　　棧中用來存放一些原始數(shù)據(jù)類型的局部變量數(shù)據(jù)和對象的引用(String,數(shù)組.對象等等)但不存放對象內(nèi)容

　　堆中存放使用new關(guān)鍵字創(chuàng)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(nèi)容必須根據(jù)創(chuàng)建方式不同定(常量池和堆).有的是編譯期就已經(jīng)創(chuàng)建好商架，存放在字符串常 量池中堰怨，而有的是運行時才被創(chuàng)建.使用new關(guān)鍵字芥玉，存放在堆中蛇摸。