Java中堆、棧、常量池等概念解析

Java中堆、棧、常量池等概念解析

程式運行時，我們最好對資料儲存到什麼地方做到心中有數。特別要注意的是記憶體的分配。有六個地方都可以儲存資料：
(1) 寄存器。這是最快的儲存地區，因為它位於和其他所有儲存方式不同的地方：處理器內部。然而，寄存器的數量十分有限，所以寄存器是根據需要由編譯器分配。我們對此沒有直接的控制權，也不可能在自己的程式裡找到寄存器存在的任何蹤跡。

(2) 棧（stack）。存放基本類型的變數資料和對象的引用，但對象本身不存放在棧中，而是存放在堆（new 出來的對象）或者常量池中（字串常量對象存放在常量池中。） 駐留於常規RAM（隨機訪問儲存空間）地區，但可通過它的“堆棧指標”獲得處理的直接支援。堆棧指標若向下移，會建立新的記憶體；若向上移，則會釋放那些內 存。這是一種特別快、特別有效資料儲存方式，僅次於寄存器。建立程式時，Java編譯器必須準確地知道堆棧內儲存的所有資料的“長度”以及“存在時 間”。這是由於它必鬚生成相應的代碼，以便向上和向下移動指標。這一限制無疑影響了程式的靈活性，所以儘管有些Java資料要儲存在堆棧裡——特別是對象 控制代碼，但Java對象並不放到其中。

(3) 堆（heap）。存放所有new出來的對象，一種常規用途的記憶體池（也在RAM地區），其中保 存了Java對象。和堆棧不同，“記憶體堆”或“堆”（Heap）最迷人的地方在於編譯器不必知道要從堆裡分配多少儲存空間，也不必知道儲存的資料要在堆 裡停留多長的時間。因此，用堆儲存資料時會得到更大的靈活性。要求建立一個對象時，只需用new命令編製相關的代碼即可。執行這些代碼時，會在堆裡自動進 行資料的儲存。當然，為達到這種靈活性，必然會付出一定的代價：在堆裡分配儲存空間時會花掉更長的時間！

(4) 靜態儲存。存放靜態成員（static定義的），這兒的“靜態”（Static）是指“位於固定位置”（儘管也在RAM裡）。程式運行期間，靜態儲存的資料將隨時等候調用。可用static關鍵字指出一個對象的特定元素是靜態。但Java對象本身永遠都不會置入靜態儲存空間。

(5) 常數儲存。存放字串常量和基本類型常量（public static final）。 常數值通常直接置於程式碼內部。這樣做是安全的，因為它們永遠都不會改變。有的常數需要嚴格地保護，所以可考慮將它們置入唯讀記憶體（ROM）。

(6) 非RAM儲存。若資料完全獨立於一個程式之外，則程式不運行時仍可存在，並在程式的控制範圍之 外。其中兩個最主要的例子便是“流式對象”和“固定對象”。對於流式對象，對象會變成位元組流，通常會發給另一台機器。而對於固定對象，對象儲存在磁碟中。 即使程式中止運行，它們仍可保持自己的狀態不變。對於這些類型的資料存放區，一個特別有用的技巧就是它們能存在於其他媒體中。一旦需要，甚至能將它們恢複成 普通的、基於RAM的對象。Java 1.1提供了對Lightweight persistence的支援。未來的版本甚至可能提供更完整的方案

 

這裡我們主要關心棧，堆和常量池，對於棧和常量池中的對象可以共用，對於堆中的對象不可以共用。棧中的資料大小和生命週期是可以確定的，當沒有引用指向資料時，這個資料就會消失。堆中的對象的由記憶體回收行程負責回收，因此大小和生命週期不需要確定，具有很大的靈活性。
對於字串：其對象的引用都是儲存在棧中的，如果是編譯期已經建立好(直接用雙引號定義的)的就儲存在常量池中，如果是運行期（new出來的）才能確定的就儲存在堆中。對於equals相等的字串，在常量池中永遠只有一份，在堆中有多份。
如以下代碼：

Java代碼

String s1 = "china";  
String s2 = "china";  
String s3 = "china";  
String ss1 = new String("china");  
String ss2 = new String("china");  
String ss3 = new String("china");  
 

這裡解釋一下黃色這3個箭頭，對於通過new產生一個字串（假設為”china”）時，會先去常量池中尋找是否已經有了”china”對象，如果 沒有則在常量池中建立一個此字串對象，然後堆中再建立一個常量池中此”china”對象的拷貝對象。這也就是有道面試題：String s = new String(“xyz”);產生幾個對象？一個或兩個，如果常量池中原來沒有”xyz”,就是兩個。

對於基礎類型的變數和常量：變數和引用儲存在棧中，常量儲存在常量池中。
如以下代碼：

Java代碼

int i1 = 9;  
int i2 = 9;  
int i3 = 9;   
public static final int INT1 = 9;  
public static final int INT2 = 9;  
public static final int INT3 = 9;  

 
對於成員變數和局部變數：成員變數就是方法外部，類的內部定義的變數；局部變數就是方法或語句塊內部定義的變數。局部變數必須初始化。
形式參數是局部變數，局部變數的資料存在於棧記憶體中。棧記憶體中的局部變數隨著方法的消失而消失。
成員變數儲存在堆中的對象裡面，由記憶體回收行程負責回收。
如以下代碼：

Java代碼

class BirthDate {  
    private int day;  
    private int month;  
    private int year;      
    public BirthDate(int d, int m, int y) {  
        day = d;   
        month = m;   
        year = y;  
    }  
    省略get,set方法………  
}  

public class Test{  
    public static void main(String args[]){  
int date = 9;  
        Test test = new Test();        
           test.change(date);   
        BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);         
    }    

    public void change1(int i){  
        i = 1234;  
    } 
} 

 
對於以上這段代碼，date為局部變數，i,d,m,y都是形參為局部變數，day，month，year為成員變數。下面分析一下代碼執行時候的變化：
1. main方法開始執行：int date = 9;
date局部變數，基礎類型，引用和值都存在棧中。
2. Test test = new Test();
test為對象引用，存在棧中，對象(new Test())存在堆中。
3. test.change(date);
i為局部變數，引用和值存在棧中。當方法change執行完成後，i就會從棧中消失。
4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970); 
d1 為對象引用，存在棧中，對象(new BirthDate())存在堆中，其中d，m，y為局部變數儲存在棧中，且它們的類型為基礎類型，因此它們的資料也儲存在棧中。 day,month,year為成員變數，它們儲存在堆中(new BirthDate()裡面)。當BirthDate構造方法執行完之後，d,m,y將從棧中消失。
5.main方法執行完之後，date變數，test，d1引用將從棧中消失，new Test(),new BirthDate()將等待記憶體回收。

Java中堆、棧、常量池等概念解析

程式運行時，我們最好對資料儲存到什麼地方做到心中有數。特別要注意的是記憶體的分配。有六個地方都可以儲存資料：
(1) 寄存器。這是最快的儲存地區，因為它位於和其他所有儲存方式不同的地方：處理器內部。然而，寄存器的數量十分有限，所以寄存器是根據需要由編譯器分配。我們對此沒有直接的控制權，也不可能在自己的程式裡找到寄存器存在的任何蹤跡。

(2) 棧（stack）。存放基本類型的變數資料和對象的引用，但對象本身不存放在棧中，而是存放在堆（new 出來的對象）或者常量池中（字串常量對象存放在常量池中。） 駐留於常規RAM（隨機訪問儲存空間）地區，但可通過它的“堆棧指標”獲得處理的直接支援。堆棧指標若向下移，會建立新的記憶體；若向上移，則會釋放那些內 存。這是一種特別快、特別有效資料儲存方式，僅次於寄存器。建立程式時，Java編譯器必須準確地知道堆棧內儲存的所有資料的“長度”以及“存在時 間”。這是由於它必鬚生成相應的代碼，以便向上和向下移動指標。這一限制無疑影響了程式的靈活性，所以儘管有些Java資料要儲存在堆棧裡——特別是對象 控制代碼，但Java對象並不放到其中。

(3) 堆（heap）。存放所有new出來的對象，一種常規用途的記憶體池（也在RAM地區），其中保 存了Java對象。和堆棧不同，“記憶體堆”或“堆”（Heap）最迷人的地方在於編譯器不必知道要從堆裡分配多少儲存空間，也不必知道儲存的資料要在堆 裡停留多長的時間。因此，用堆儲存資料時會得到更大的靈活性。要求建立一個對象時，只需用new命令編製相關的代碼即可。執行這些代碼時，會在堆裡自動進 行資料的儲存。當然，為達到這種靈活性，必然會付出一定的代價：在堆裡分配儲存空間時會花掉更長的時間！

(4) 靜態儲存。存放靜態成員（static定義的），這兒的“靜態”（Static）是指“位於固定位置”（儘管也在RAM裡）。程式運行期間，靜態儲存的資料將隨時等候調用。可用static關鍵字指出一個對象的特定元素是靜態。但Java對象本身永遠都不會置入靜態儲存空間。

(5) 常數儲存。存放字串常量和基本類型常量（public static final）。 常數值通常直接置於程式碼內部。這樣做是安全的，因為它們永遠都不會改變。有的常數需要嚴格地保護，所以可考慮將它們置入唯讀記憶體（ROM）。

(6) 非RAM儲存。若資料完全獨立於一個程式之外，則程式不運行時仍可存在，並在程式的控制範圍之 外。其中兩個最主要的例子便是“流式對象”和“固定對象”。對於流式對象，對象會變成位元組流，通常會發給另一台機器。而對於固定對象，對象儲存在磁碟中。 即使程式中止運行，它們仍可保持自己的狀態不變。對於這些類型的資料存放區，一個特別有用的技巧就是它們能存在於其他媒體中。一旦需要，甚至能將它們恢複成 普通的、基於RAM的對象。Java 1.1提供了對Lightweight persistence的支援。未來的版本甚至可能提供更完整的方案

 

這裡我們主要關心棧，堆和常量池，對於棧和常量池中的對象可以共用，對於堆中的對象不可以共用。棧中的資料大小和生命週期是可以確定的，當沒有引用指向資料時，這個資料就會消失。堆中的對象的由記憶體回收行程負責回收，因此大小和生命週期不需要確定，具有很大的靈活性。
對於字串：其對象的引用都是儲存在棧中的，如果是編譯期已經建立好(直接用雙引號定義的)的就儲存在常量池中，如果是運行期（new出來的）才能確定的就儲存在堆中。對於equals相等的字串，在常量池中永遠只有一份，在堆中有多份。
如以下代碼：

Java代碼

String s1 = "china";  
String s2 = "china";  
String s3 = "china";  
String ss1 = new String("china");  
String ss2 = new String("china");  
String ss3 = new String("china");  
 

這裡解釋一下黃色這3個箭頭，對於通過new產生一個字串（假設為”china”）時，會先去常量池中尋找是否已經有了”china”對象，如果 沒有則在常量池中建立一個此字串對象，然後堆中再建立一個常量池中此”china”對象的拷貝對象。這也就是有道面試題：String s = new String(“xyz”);產生幾個對象？一個或兩個，如果常量池中原來沒有”xyz”,就是兩個。

對於基礎類型的變數和常量：變數和引用儲存在棧中，常量儲存在常量池中。
如以下代碼：

Java代碼

int i1 = 9;  
int i2 = 9;  
int i3 = 9;   
public static final int INT1 = 9;  
public static final int INT2 = 9;  
public static final int INT3 = 9;  

 
對於成員變數和局部變數：成員變數就是方法外部，類的內部定義的變數；局部變數就是方法或語句塊內部定義的變數。局部變數必須初始化。
形式參數是局部變數，局部變數的資料存在於棧記憶體中。棧記憶體中的局部變數隨著方法的消失而消失。
成員變數儲存在堆中的對象裡面，由記憶體回收行程負責回收。
如以下代碼：

Java代碼

class BirthDate {  
    private int day;  
    private int month;  
    private int year;      
    public BirthDate(int d, int m, int y) {  
        day = d;   
        month = m;   
        year = y;  
    }  
    省略get,set方法………  
}  

public class Test{  
    public static void main(String args[]){  
int date = 9;  
        Test test = new Test();        
           test.change(date);   
        BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);         
    }    

    public void change1(int i){  
        i = 1234;  
    } 
} 

 
對於以上這段代碼，date為局部變數，i,d,m,y都是形參為局部變數，day，month，year為成員變數。下面分析一下代碼執行時候的變化：
1. main方法開始執行：int date = 9;
date局部變數，基礎類型，引用和值都存在棧中。
2. Test test = new Test();
test為對象引用，存在棧中，對象(new Test())存在堆中。
3. test.change(date);
i為局部變數，引用和值存在棧中。當方法change執行完成後，i就會從棧中消失。
4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970); 
d1 為對象引用，存在棧中，對象(new BirthDate())存在堆中，其中d，m，y為局部變數儲存在棧中，且它們的類型為基礎類型，因此它們的資料也儲存在棧中。 day,month,year為成員變數，它們儲存在堆中(new BirthDate()裡面)。當BirthDate構造方法執行完之後，d,m,y將從棧中消失。
5.main方法執行完之後，date變數，test，d1引用將從棧中消失，new Test(),new BirthDate()將等待記憶體回收。