Java程序运行时的内存结构分成:方法区、栈内存、堆内存、本地方法栈几种。
1:方法区
方法区存放装载的类数据信息包括:
(1):基本信息:
1)每个类的全限定名
2)每个类的直接超类的全限定名(可约束类型转换)
3)该类是类还是接口
4)该类型的访问修饰符
5)直接超接口的全限定名的有序列表
(2):每个已装载类的详细信息:
1)运行时常量池:
存放该类型所用的一切常量(直接常量和对其它类型、字段、方法的符
号引用),它们以数组形式通过索引被访问,是外部调用与类联系及类型对
象化的桥梁。它是类文件(字节码)常量池的运行时表示。(还有一种静态常量池,在字节码文件中)。
2)字段信息:
类中声明的每一个字段的信息(名,类型,修饰符)。
3)方法信息:
类中声明的每一个方法的信息(名,返回类型,参数类型,修饰符,方
法的字节码和异常表)。
4)静态变量
5)到类 classloader 的引用:即到该类的类装载器的引用。
6)到类 class 的引用:
虚拟机为每一个被装载的类型创建一个 class 实例, 用来代表这个被装载的类。
2:栈内存
Java栈内存以帧的形式存放本地方法的调用状态(包括方法调用的参数,局部变量,中间结果等)。每调用一个方法就将对应该方法的方法帧压入 Java 栈,成为当前方法帧。当调用结束(返回)时,就弹出该帧。
编译器将源代码编译成字节码(.class)时, 就已经将各种类型的方法的局部变量, 操作数栈大小确定并放在字节码中,随着类一并装载入方法区。当调用方法时,通过访问方法区中的类的信息,得到局部变量以及操作数栈的大小。
也就是说: 在方法中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在方法的栈内存中分配。 当在一段代码块定义一个变量时,Java 就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,Java 会自动释放掉为该变量所分配的内存空间, 该内存空间可以立即被另作它用。
栈内存的构成:
Java 栈内存由局部变量区、操作数栈、帧数据区组成。
(1):局部变量区为一个以字为单位的数组,每个数组元素对应一个局部变量的值。调用方法时,将方法的局部变量组成一个数组,通过索引来访问。若为非静态方法,则加入一个隐含的引用参数 this,该参数指向调用这个方法的对象。而静态方法则没有 this 参数。因此,对象无法调用静态方法。
(2):操作数栈也是一个数组,但是通过栈操作来访问。所谓操作数是那些被指令操
作的数据。当需要对参数操作时如 a=b+c,就将即将被操作的参数压栈,如将 b 和 c 压栈,
然后由操作指令将它们弹出,并执行操作。虚拟机将操作数栈作为工作区。
(3):帧数据区处理常量池解析,异常处理等
3:堆内存
堆内存用来存放由 new 创建的对象和数组。在堆中分配的内存,由 Java 虚拟机的自动垃圾回收器来管理。
在堆中产生了一个数组或对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量, 让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址,栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变
量。 引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称, 以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。
栈内存和堆内存比较
栈与堆都是 Java 用来在内存中存放数据的地方。与 C++不同,Java 自动管理栈和堆,程序员不能直接地设置栈或堆。
Java 的堆是一个运行时数据区,对象从中分配空间。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 (int,short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄。
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:
int a = 3;
int b = 3;
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。内存示意图如下:
栈内存:
变量 a
3
变量 b
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。此时的内存分配示意图如下:
栈内存:
变量 a
3
变量 b
4
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。 |
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