java內(nèi)存分配機(jī)制

1、Java內(nèi)存分配與管理是Java的核心技術(shù)Z -，之前我們?cè)榻B過(guò)Java的內(nèi)存管理卩 內(nèi)心泄鉛以及Java垃圾冋收方面的知識(shí),今天我們?cè)俅紊钊隞ava孩心，詳細(xì)介紹一 F Java 在內(nèi)存分配方而的知識(shí)。一般Java在內(nèi)存分配時(shí)會(huì)涉及到以下區(qū)域：寄存器：我們?cè)诔绦蛑袩o(wú)法控制棧：存放基本類型的數(shù)據(jù)和對(duì)彖的引用，但對(duì)彖本身不存放在棧中，而是存放在堆中堆：存放用new產(chǎn)生的數(shù)據(jù)靜態(tài)域：存放在對(duì)彖中用static定義的靜態(tài)成員常磧池：存放常鼠非RAM存儲(chǔ)：硬盤等永久存儲(chǔ)空間Java內(nèi)存分配中的棧在函數(shù)屮定義的些基本類型的變磺數(shù)據(jù)和對(duì)象的引用變鼠都在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配， 當(dāng)在-段代碼塊定義一個(gè)變帚時(shí)，

2、Java就在棧中為這個(gè)變就分配內(nèi)存空間，當(dāng)該變啟退出 該作用域后，Java會(huì)自動(dòng)釋放掉為該變帚所分配的內(nèi)存空間，該內(nèi)存空間可以工即被另作 他用。Java內(nèi)存分配中的堆堆內(nèi)存用來(lái)存放由new創(chuàng)建的對(duì)彖和數(shù)組。在堆屮分配的內(nèi)心，由Java虛擬機(jī)的自動(dòng) 垃圾回收器來(lái)管理。在堆中產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)組或?qū)ο蠛螅€可以在棧中定義一個(gè)特殊的變昴，讓棧中這個(gè)變 鼠的取值等J數(shù)組或?qū)濆柙诙褍?nèi)存中的旨地址，棧屮的這個(gè)變帚就成了數(shù)組或?qū)澫蟮囊米?赧。引用變屋就相當(dāng)J：是為數(shù)組或?qū)ο笃鸬囊粋€(gè)名稱，以后就可以在程序中使用棧中的 引用變:來(lái)訪問(wèn)堆中的數(shù)細(xì)戒對(duì)敘引用變量就相當(dāng)丁是為數(shù)組或打?qū)ο笃鸬囊粋€(gè)名稱。引用變磧是普通的變吊

3、，定義時(shí)在棧中分配，引用變就在程序運(yùn)行到其作用域之外后被 釋放。而數(shù)組和對(duì)象本身在堆中分配，即便程序運(yùn)行到使用new產(chǎn)生數(shù)組或者対彖的語(yǔ)創(chuàng) 所在的代碼塊之外，數(shù)組和對(duì)彖本身占據(jù)的內(nèi)存不會(huì)被釋放，數(shù)組和對(duì)彖在沒有引用變駅指 向它的時(shí)候才變?yōu)槔荒茉诒皇褂?但仍然占據(jù)內(nèi)存空間不放.在隨后的一個(gè)不確 定的時(shí)間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是Java比較占內(nèi)存的原因。實(shí)際上，棧中的變星指向堆內(nèi)存中的變最，這就是Java中的指針!常量池(constant pool)常駁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-些數(shù)據(jù)。除了 包含代碼中所定義的各種棊本類型(如int. long

4、等等)和對(duì)象型(如String &數(shù)組)的 常鼠值(final)還包含一些以文本形式出現(xiàn)的符號(hào)引用，比如：類和接I的全限定名：字段的名稱和描述符：方法和名稱和描述符。熄擬機(jī)必須為毎個(gè)被裝載的類型維護(hù)一個(gè)常斎池。常最池就是該類型所用到常最的一個(gè) 有序集和,包括直接常最(string, integer和floating point常量)和對(duì)氏他類型,字段 和方法的符號(hào)引用。對(duì)J-String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內(nèi)存當(dāng)中是以表的形 式存在的，對(duì)' String類幷9，有一張固定長(zhǎng)度的CONSTANT_String_info表用來(lái)存儲(chǔ)文字 字符串值,注意：該

5、表只存儲(chǔ)文字字符串值，*儲(chǔ)符號(hào)引用說(shuō)到這里,對(duì)常量池中的 字符串值的存儲(chǔ)位置應(yīng)該有一個(gè)比較明了的理解了。在程序執(zhí)行的時(shí)候,常鼠池會(huì)儲(chǔ)存在Method Area,而不是堆中。堆與棧Java的堆是個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，類的(對(duì)彖從中分配空間。這些對(duì)彖通過(guò)newmewarray、 anewarray和mult ianewarray等指令建立，它們不需耍程序代碼來(lái)顯式的釋放。堆是由垃 圾回收來(lái)負(fù)責(zé)的，堆的優(yōu)勢(shì)是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器， 因?yàn)樗窃谶\(yùn)彳j時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的，Java的垃圾收集器會(huì)門動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。 但缺點(diǎn)是，由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢。棧的優(yōu)勢(shì)

6、是，存取速度比堆?？欤瑑H次-寄存器，棧數(shù)據(jù)可以共亨。但缺點(diǎn)是，存在棧 中的數(shù)據(jù)人小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主耍存放一些基木類型的變彊數(shù) 據(jù)(int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對(duì)'線旬柄(引用)。棧有一個(gè)很車要的特殊性，就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設(shè)我們同時(shí)定義：I int b = 3：編譯器先處理int a = 3; 先它會(huì)在棧中創(chuàng)建-個(gè)變磺為a的引用，然后查找棧屮是 否令3這個(gè)值，如果沒找到，就將3存放進(jìn)來(lái)，然后將a指向3。接著處理int b二3：在創(chuàng) 建完b的引用變昴后，因?yàn)樵跅Ｖ幸呀?jīng)有3這個(gè)

7、值，便將b直接指向3。這樣，就出現(xiàn)了 a 與b同時(shí)均指向3的情況。這時(shí)，如果再令a二4；那么編譯器會(huì)車新搜索棧中是否有4值，如果沒何，則將4存放進(jìn) 來(lái)，并令a指向4；如果己經(jīng)有了，則直接將a指向這個(gè)地址。因此a值的改變不會(huì)影響到 b的值.耍注意這種數(shù)據(jù)的共享與兩個(gè)對(duì)彖的引用同時(shí)指向一個(gè)對(duì)象的這種共享是不同的，因?yàn)?這種情況a的修改并不會(huì)影響到b,它是由編譯器完成的，它有利r節(jié)省空間。而一個(gè)對(duì)象 引用變吊:修改了這個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，會(huì)影響到刃個(gè)對(duì)彖引用變駅。String是一個(gè)待殊的包裝類數(shù)據(jù)。可以用： String str = new String(Mabcw);t String str = r

8、tabc,f;兩種的形式來(lái)創(chuàng)建，第一種是用new()來(lái)新建対線的，它會(huì)在存放J堆中。每調(diào)用一次 就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的対彖。而第二種是先在棧中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)String類的對(duì)象引用變杲str, 然后通過(guò)符號(hào)引用去字符出常武池里找有沒冇"abc",如果沒有，則將abc"存放進(jìn)字符出常 量池，并令str指向” abc”，如果已經(jīng)有” abc”則直接令str指向“abc”。比較類里面的數(shù)值是否相等時(shí)，用equals 0方法;當(dāng)測(cè)試兩個(gè)包裝類的引用是否指向 同一個(gè)對(duì)彖時(shí)，用下面用例子說(shuō)明上面的理論。String strl = lfabctf;f String str2 = t9&a

9、mp;bcn;System.out printin(strl=str2) ; /true可以看出strl和str2是指向同一個(gè)對(duì)彖的。i String strl =new String ("abc"); String str2 =new String ( Mabc99); Systemout.println(strl=str2); / falseJTJ new的方式是生成不同的對(duì)彖。每一次生成一個(gè)。因此用第種方式創(chuàng)建女個(gè)Jbc"字符串，在內(nèi)存中其實(shí)只存在一個(gè)對(duì)象ifud.這種 寫法仃利與節(jié)省內(nèi)存空間.同時(shí)它可以在定程度上提高程序的運(yùn)彳j速度，因?yàn)镴VM會(huì)門動(dòng) 根據(jù)

10、棧中數(shù)據(jù)的實(shí)際情況來(lái)決定是否有必耍創(chuàng)建新對(duì)象。而対J- String str = new String Cabc/Z)；的代碼,則一概在堆中創(chuàng)建新對(duì)象，而不管其字符串值是否相等,是否有 必要?jiǎng)?chuàng)建新對(duì)彖，從而加重了程序的負(fù)擔(dān)。另方面 要注意：我們?cè)谑褂弥T如String str二"abc"；的格式定義類時(shí)|總是想 當(dāng)然地認(rèn)為，創(chuàng)建了 String類的對(duì)象str。擔(dān)心陷阱！對(duì)象可能并沒有被創(chuàng)建！而可能只 是折向-個(gè)先前已經(jīng)創(chuàng)建的對(duì)彖。只有通過(guò)new()力法才能保證每次都創(chuàng)建個(gè)新的対彖由J String類的immutable性質(zhì),、勺String變IS需要經(jīng)常變換 其值時(shí)，應(yīng)該考世

11、使用 StringBuffer類，以提高程序效率。1 首先String不屬F8種基本數(shù)據(jù)類型,String & 個(gè)對(duì)彖。因?yàn)閷?duì)象的默認(rèn)值是null, 所以String的默認(rèn)值也是null：但它乂是一種特殊的對(duì)彖，有其它對(duì)彖沒有的一些特性。2. new String 0和new String C')都是申明一個(gè)新的空字符串,是空串不是null：3. String str=° kvillM : String str=new String (” kvill")的區(qū)別示例:J String sO=r<kvill ”;Y String sl= kvillrf;一

12、 Stcing s2=-kv- *T Systemout.println( sO=sl ); f Systemou匕.println( s0=s2 );結(jié)果為:t ruet rue首先，我們要知道Java會(huì)確保一個(gè)字符串常龜只有一個(gè)拷貝。因?yàn)槔又械膕O和si中的” kvill”都是字符串常量,它們?cè)诰幾g期就被確定了,所 以sO=sl為true：而” kv”和” ill”也都是字符串常量,當(dāng)一個(gè)字符串由多個(gè)字符串常 吊連接而成時(shí)，它口 C肯定也是字符串常磺，所以s2也同樣在編譯期就被解析為一個(gè)字符 串常帚，所以s2也是常最池中” kvill”的一個(gè)引用。所以我們得出s0=sl=s2:用newS

13、tring 0創(chuàng)建的？符串不是常園,不能在編譯期就確定,所以new String 0創(chuàng)建的字符 串不放入常龜池中.它們有自己的地址空間。示例:String sO=nkvillrf;Y String sl=new String (f,kvillM);H String s2=,fkvr, + new String (r,ill,r); f System.out.println( sO=sl ); System.out.print丄n( s0=s2 );System, outprintJ»n( sl=s2 );結(jié)果為：falsefalsefalse例2中sO還是常量池 中"kvi

14、ll”的應(yīng)用，.1因?yàn)闊o(wú)法在編譯期確定,所以是運(yùn)行時(shí)創(chuàng) 建的新對(duì)象” kvillw的引用,s2因?yàn)橛泻蟀氩糠謓ew StringCilD所以也無(wú)法在編譯期 確定，所以也是一個(gè)新創(chuàng)建對(duì)象” kvill”的應(yīng)用；明白了這些也就知道為何得出此結(jié)果了。4. Str ing intern 0:再補(bǔ)充介紹點(diǎn)：存在于.class文件中的常jKft,在運(yùn)行期被JVM裝載，并且可以擴(kuò) 充。String的int crn ()方法就足擴(kuò)充常：i；池的一個(gè)方法；為一個(gè)Str ing實(shí)例str調(diào)用 intern()方法時(shí),Java查找常帚池中是否有相同Unicode的字符串常園，如果有,則返回 其的引用,如果沒有，則在

15、常 量池中增加一個(gè)Unicode等J：str的字符串并返回它的引用; 看示例就清楚了示例：H String s0= f,kvillw;I4- String sl=n«w String (f,kvill,f);ll String s2=new String(MkvillM;Systemout.println( sO=sl );I System. outpi:intzLn(轉(zhuǎn))；II si. intern ();口 s2=ern(); /把常就池中wkvillfr的引用賦給s2【勺 Systemou匕.println( sO=sl);System out. println(

16、sO=sl. inteirri();【J System.out.println( s0=s2 );結(jié)果為：falsefalse 雖然執(zhí)行了 si. intern0,但它的返冋值沒有賦給sitrue 說(shuō)明si. intern0返回的是常昴池中"kvill"的引用t rue最后我再破除一個(gè)錯(cuò)決的理解：仃人說(shuō)，“使用String, intern0方法則町以將一個(gè) String類的保存到一個(gè)全局String表中,如果具有相同值的Unicode字符串己經(jīng)在這 個(gè)農(nóng)中,那么該方法返回表中己有字符串的地址,如果在表中沒有相同值的字符串,則將自 己的地址注冊(cè)到表中”如果我把他說(shuō)的這個(gè)全局的

17、String表理解為常彊池的話，他的最后 一句話，”如果在表中沒有相同值的字符串，則將自己的地址注冊(cè)到表中”是錯(cuò)的：示例：申 String sl=new String("kvill");* String s2=sl. intern();* t System.out.println( sl=ern();Systemout.printin( sl+M;Systemout.println( s2=s丄.intern();結(jié)果：falsekvill kvilltrue在這個(gè)類中我們沒有聲名一個(gè)” kvill”常最，所以常最池中一開始是沒有” kvill” 的，當(dāng)我們調(diào)用

18、Sl. intern0后就在常彊池中新添加了一個(gè)” kvill”常磺，原來(lái)的不在常 量池中的” kvill”仍然存在，也就不是“將自己的地址注冊(cè)到常量池中” 了。sl=sl. intern 0為false說(shuō)明原來(lái)的” kvill"仍然存在：s2現(xiàn)在為常V.池 中"kvill"的地址,所以有 s2=sl. intern0 為 true.5. 關(guān)于 equals 0 和二二：這個(gè)對(duì)J： String簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是比較兩字符串的Unicode序列是否相當(dāng)，如果相等返回 true;|fu=是 比較兩字符串的地址是否相同，也就是是否是同一個(gè)字符串的引用。6. 關(guān)J： Stri

19、ng是不可變的這一說(shuō)乂要說(shuō)很多，大家只耍知道String的實(shí)例一旦生成就不會(huì)再改變了，比如說(shuō):String str=w kv” +” ill” +” “ + ” ans” ;就是有4個(gè)字符串常fit,首先” kv” 和” ill” 生成Tw kvill”存在內(nèi)存中,然后” kvill”又和” ”生成“kvill “存在內(nèi)存中，最 后又和生成了” kv訂Ians” ；并把這個(gè)字符串的地址賦給了 s址就是因?yàn)镾tring的”不可 變”產(chǎn)生了很多臨時(shí)變昴，這也就是為什么建議用StringBuffer的原因了，因?yàn)?StringBuffer是可改變的。下面是一些String相關(guān)的常見問(wèn)題：String

20、中的final用法和理解 final StringBuffer a = new StringBuffer( 111 );final StringBuffer b = new StringBuffer("222");a二b;此句編譯不通過(guò)final StringBuffer a = new StringBuffer ("ill");a. append("222");/ 編譯通過(guò)可見，final只對(duì)引用的flT (即內(nèi)存地址)冇效，它迫使引用只能指向初始指向的那個(gè) 對(duì)象，改變它的指向會(huì)導(dǎo)致編譯期錯(cuò)誤。至于它所指向的對(duì)彖 的變化，final

21、 ft不負(fù)責(zé)的。String常龜池問(wèn)題的兒個(gè)例子下面是兒個(gè)常見例子的比較分析和理解：String a = "aJ."IString b = lfar, + 1;iSystemout.printin(a = b);/result =trueString a = MatrueM;1String b = Mar, + "true”；&Systemout.printin(a = b);/result =true&String a = "a34"UString b = Mar, + 3.4;USystemovrt println( (a

22、= b);/resu JLt =true分析：JVM對(duì)字符串常杲的"+"號(hào)連接，將程序編譯期，JVM就將常鼠字符串的"+"連 接優(yōu)化為連接后的值，京"a" + l來(lái)說(shuō)，經(jīng)編譯器優(yōu)化厲在class屮就已經(jīng)是al。在編譯期其字符串常最的值就確農(nóng)卜來(lái)，故上面程序最終的結(jié)果都為trueoY String a = Habtf;f* String bb = "b"String b = "a" + bb;f- System.outprint丄n(a = b); /result = false分析：jvm對(duì)r字

23、符串引用，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(wú)法確定的，即"a"+bb無(wú)法被編澤器優(yōu)化，只冇在程序運(yùn)行期來(lái)動(dòng) 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falseoff String a = Mabw;7 fjLnaJL String bb = 99b99;f String b = "a" + bb;System.outprin匸丄n(a = b); /result = true分析：和3中唯一不同的是bb字符串加T final修飾，對(duì)f final修飾的變最,它在 編譯時(shí)被解析為常

24、屆值的個(gè)本地拷貝存儲(chǔ)到門己的常吊：池中或嵌入到它的字節(jié)碼流屮。 所以此時(shí)的"a" +bb和"a" + b"效果是一樣的。故上面程序的結(jié)果為true.亠 String a = Mabw;亠* final String bb = getBB();11 String b = "a" + bb;【i System.out.print丄n(a = b); /result = false【1 private static String getBB()l - return wbH;分析：JVM對(duì)字符串引用bb,它的值在編譯期無(wú)法確定，只仃

25、在程序運(yùn)行期調(diào)用方法 后,將方法的返回值和a"來(lái)動(dòng)態(tài)連接并分配地址為b,故上面程序的結(jié)果為false。通過(guò)上面4個(gè)例子可以得出得知：St ring s就等價(jià) J' String s = "abc"St ring aString bSt ring cSt ring s = a + b + c;這個(gè)就不一樣了，垠終結(jié)果等于：t T StringBuffer temp = new StringBuffer();t i temp.append(a).append(b).append(c);【$ String s = temp七oString();由上面的分析結(jié)果，可就不難推斷出String采用連接運(yùn)算符(+ )效率低卜原因分析, 形如這樣的代碼：14-1 public class Test (t1-* public static void main (String args )(J扌 String s = null;Ji for (£nt i = 0; i < 100; i+)(J s += w;7 每做-次+就產(chǎn)生個(gè)Str in