Java記憶體原型分析

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Java虛擬機器記憶體原型

寄存器：在程式中無法控制

棧：存放基本類型的資料和對象的引用，但是對象本身不存放在棧中，而是存放在堆中

堆：存放用new產生的資料

靜態域：存放在對象中用static定義的靜態成員

常量池：存放變數

非RAM儲存：硬碟等永久儲存空間

 

Java記憶體配置中的棧

棧的基本單位是幀（或棧幀）：每當一個Java線程啟動並執行時候，Java虛擬機器會為該線程分配一個Java棧，該線程是執行某個Java方法的時候，向Java棧壓入一個幀，這個幀用於儲存參數，局部變數，運算元，中間運算結果等。當這個方法執行完的時候，幀會從棧中彈出。Java棧上的所有資料都是私人的，其他線程都不能使用該線程的資料。

在函數中定義的一些基本類型的變數資料和對象的引用變數都在函數的棧記憶體配置。

當在一段代碼塊定義一個變數時，Java就在棧中為這個變數分配記憶體空間，當該變數退出該範圍後，Java會自動釋放掉為該變數所分配的記憶體空間，該記憶體空間可以立即另作他用。

 

Java記憶體配置的堆

Java虛擬機器中的堆用來存放有new建立的對象和數組。在堆中分配的記憶體，由Java虛擬機器的自動記憶體回收機制來管理堆的記憶體。

簡單的說和棧相對，堆主要是用來存放Java對象的，棧主要是用來存放對象引用的，在堆中產生了一個數組或對象後，還可以在棧中定義一個特殊的變數，讓棧中這個變數的取值等於數組或對象在堆記憶體中的首地址，棧中的這個變數就成了數組或對象的引用變數。

引用變數就相當於是為數組或對象起的一個名稱，以後就可以在程式中使用棧中的引用變數來訪問堆中的數組或對象。引用變數就相當於是為數組或者對象起的一個名稱。

引用變數是普通的變數，定義時在棧中分配，引用變數在程式運行到範圍之外後被釋放。而數組和對象本身在堆中分配，即使程式運行到使用new產生數組或者對象的語句所在的代碼塊之外，數組和對象本身佔據的記憶體不會被釋放，數組和對象在沒有引用變數指向它的時候，才變為垃圾，不能再被使用，但仍然佔據記憶體空間不放，在隨後的一個不確定的時間被記憶體回收行程（釋放掉）。這也是Java比較占記憶體的原因。

實際上，棧中的變數指向堆記憶體中的變數，這就是Java中的指標！

Java的堆是一個運行時資料區，類的對象從中分配空間。這些對象通過new，newarray，anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程式碼來顯示的釋放。堆是由記憶體回收來負責的，堆的優勢是可以動態地分配記憶體大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因為它是運行時動態分配記憶體的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的資料。但缺點是，由於要在運行時動態分配記憶體，存取速度較慢。

棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次於寄存器，棧資料可以共用。但缺點是，存在棧中的資料大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變數資料（int,short,long,byte,float,double,boolean,char）和物件控點（引用）。

棧有一個很重要的特殊性，就是存放在棧中的資料可以共用。假設我們同時定義：

int a=3;  int b=3；

編譯器先處理int a=3;首先它會在建立一個變數為a的引用，然後尋找棧中是否有3這個值，如果沒有找到，就將3存放進來，然後將a指向3。接著處理int b=3；再建立完b的引用變數後，因為在棧中已經有3這個值，便將b直接指向3.這樣就出現了a,b同時指向3的情況。這時，如果再令a=4；那麼編譯器會重新搜尋棧中是否有4值，如果沒有，則將4存放進來，並令a指向4；如果已經有了，則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。

要注意這種資料的共用與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共用是不同的，因為這種情況a的修改並不會影響到b，它是由編譯器完成的，它有利於節省空間的。而一個對象引用變數修改了這個對象的內部狀態，會影響到另一個對象引用變數。

 

常量池

常量池指的是在編譯期被確定，並被儲存在已編譯的.class檔案中的一些資料。處理包含代碼中所定義的各種基本類型（如int,long等等）和對象型（如String及數組）的常量值（final）還包含一些以文本形式出現的符號引用，比如：

1.類的介面的全限定名；

2.欄位的名稱和描述符；

3.方法的名稱和描述符；

虛擬機器必須為每個被裝在的類型維護一個常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個有序集合，包括直接常量（string,integer和floating point常量）和對其他類型，欄位和方法的符號引用。

對於String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在記憶體當中是以表的形式存在的，對於String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來儲存文字字串值，注意：該表只儲存文字字串值，不儲存符號引用。

在程式執行的時候，常量池會儲存在Method Area，而不是堆中。

 

方法區

方法區與堆一樣，是被線程共用的地區。在方法區中，儲存了每個類的資訊（包括類的名稱、方法資訊、欄位資訊）、靜態變數、常量以及編譯器編譯後的代碼等。

在JVM規範中，沒有強制要求方法區必須實現記憶體回收。很多人習慣將方法區稱為“永久代”，是因為HotSpot虛擬機器以永久代來實現方法區，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區一樣管理這部分地區，從而不需要專門為這部分設計記憶體回收機制。不過自從JDK7之後，Hotspot虛擬機器便將運行時常量池從永久代移除了。

 

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