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【转载】java的各类型数据在内存中分配情况详解  

2012-12-02 11:01:50|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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这一段为了一些java底层的东西而困惑,查了诸多资料,但大部分讲的都不是很清楚,这边文章很好的解决了我的困惑,特此摘录。
原文链接   http://heidianfeng.blog.163.com/blog/static/6184345620117224327629/

1.
     有这样一种说法,如今争锋于IT战场的两大势力,MS一族偏重于底层实现,Java一族偏重于系统架构。说法根据无从考证,但从两大势力各自的社区力量和图书市场已有佳作不难看出,此说法不虚,但掌握Java的底层实现对Java程序员来说是至关重要的,本文介绍了Java中的数据在内存中的存储。
  
  2 内存中的堆(stack)与栈(heap)
  Java程序运行时有6个地方可以存储数据,它们分别是寄存器、栈、堆、静态存储、常量存储和非RAM存储,主要是堆与栈的存储。 
【随机存储器 :Random Access Memory 】

  栈与堆都是Java用来在RAM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。栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器。另外,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。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,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
  【 寄存器位于CPU中 】
   3 Java中数据在内存中的存储
  3.1基本数据类型的存储
  Java的基本数据类型共有8种,即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意,并没有string的基本类型)。这种类型的定义是通过诸如int a = 3; long b = 255L;的形式来定义的,称为自动变量。值得注意的是:自动变量存的是字面值,不是类的实例,即不是类的引用,这里并没有类的存在如int a = 3;这里的a是一个指向int类型的引用,指向3这个字面值。这些字面值的数据,由于大小可知,生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面,程序块退出后,字段值就消失了),出于追求速度的原因,就存在于栈中
  另外,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,然后查找有没有字面值为3的地址,没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3;在创建完b这个引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,便将b直接指向3的地址。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。   【上文提到了"引用+数值+内存地址"这三个名词,其中变量名就是引用,给变量赋的值就是数值,

     而所提到的内存是抽象的内容,让引用指向的不是数值,而是存取数值的那块内存地址】

   定义完a与b的值后,再令a = 4;那么,b不会等于4,还是等于3。在编译器内部,遇到时,它就会重新搜索栈中是否有4的字面值,如果没有,重新开辟地址存放4的值;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。
    【定义变量,给变量赋值,然后在编译的过程中就可以将其保存在内存中了】

  3.2对象的内存模型
  在Java中,创建一个对象包括对象的声明和实例化两步,下面用一个例题来说明对象的内存模型。
   假设有类Rectangle定义如下:     【Rectangle:矩形
   class Rectangle{
   double width,height;
   Rectangle(double w,double h){
   width=w;height=h; }}
  (1)声明对象时的内存模型
  用Rectangle rect;声明一个对象rect时,将在栈内存为对象的引用变量rect分配内存空间,但Rectangle的值为空,称rect是一个空对象。空对象不能使用,因为它还没有引用任何“实体”。
  (2)对象实例化时的内存模型
  当执行rect=new Rectangle(3,5);时,会做两件事
  在堆内存中为类的成员变量width,height分配内存,并将其初始化为各数据类型的默认值;接着进行显式初始化(类定义时的初始化值);最后调用构造方法,为成员变量赋值。
   返回堆内存中对象的引用(相当于首地址)给引用变量rect,以后就可以通过rect来引用堆内存中的对象了。

   (3)创建多个不同的对象实例
   一个类通过使用new运算符可以创建多个不同的对象实例,这些对象实例将在堆中被分配不同的内存空间,改变其中一个对象的状态不会影响其他对象的状态。例如:
   Rectangle r1=new Rectangle(3,5);
   Rectangle r2=new Rectangle(4,6);
   此时,将在堆内存中分别为两个对象的成员变量width、height分配内存空间,两个对象在堆内存中占据的空间是互不相同的。如果有
   Rectangle r1=new Rectangle(3,5);
   Rectangle r2=r1;
   则在堆内存中只创建了一个对象实例,在栈内存中创建了两个对象引用,两个对象引用同时指向一个对象实例。
  3.3包装类数据的存储
  基本型别都有对应的包装类:如int对应Integer类,double对应Double类等,基本类型的定义都是直接在栈中,如果用包装类来创建对象,就和普通对象一样了。例如:int i=0;i直接存储在栈中。  Integer i(i此时是对象) = new Integer(5);这样,i对象数据存储在堆中,i的引用存储在栈中,通过栈中的引用来操作对象。    【数据存储在堆中,引用存储在栈中】

  3.4 String 类型数据的存储
  String是一个特殊的包装类数据。可以用      String str = new String("abc");的形式来创建;
也可以用    String str = "abc";的形式来创建。

第一种创建方式,和普通对象的的创建过程一样;
第二种创建方式,Java内部将此语句转化为以下几个步骤:
   (1)先定义一个名为str的对String类的对象引用变量:String str;
   (2)在栈中查找有没有存放值为“abc”的地址,如果没有,则开辟一个存放字面值为“abc”的地址,接着创建一个新的String类的对象o,并将o的字符串值指向这个地址,而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象o。如果已经有了值为“abc”的地址,则查找对象o,并返回o的地址。
   (3)将str指向对象o的地址

   值得注意的是,一般String类中字符串值都是直接存值的。但像String str = "abc";这种场合下,其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用。
   为了更好地说明这个问题,我们可以通过以下的几个代码进行验证。
   String str1=“abc”;
   String str2=“abc”;
   System.out.println(s1==s2);//true
   注意,这里并不用str1.equals(str2);的方式,因为这将比较两个字符串的值是否相等。==号,根据JDK的说明,只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。而我们在这里要看的是,str1与str2是否都指向了同一个对象。
   我们再接着看以下的代码。
   Stringstr1=new String(“abc”);
   Stringstr2=“abc”;
   System.out.println(str1==str2);//false
   创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。
   以上两段代码说明,只要是用new()来新建对象的,都会在堆中创建,而且其字符串是单独存值的,即使与栈中的数据相同,也不会与栈中的数据共享。
  3.5数组的内存分配
   当定义一个数组,int x[];或int []x;时,在栈内存中创建一个数组引用,通过该引用(即数组名)来引用数组。x=new int[3];将在堆内存中分配3个保存int型数据的空间,堆内存的首地址放到栈内存中,每个数组元素被初始化为0。
  
  4 内存空间的释放
  栈上变量的生存时间受限于当前函数的生存时间,函数退出了,变量就不存在了。在堆中分配的对象实例,当不再有任何一个引用变量指向它时,这个对象就可以被垃圾回收机制回收了。
  
  5 总结堆栈  再来看Java的内存,栈内存用来存放一些基本类型的变量和数组及对象的引用变量,而堆内存主要是来放置对象实例的。明白这个就能很好的解释多态、继承、覆盖方面的问题了
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