(四.1)JVM内存的划分及职能
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Java语言本身是不能操作内存的,它的一切都是交给JVM来管理和控制的,因此Java内存区域的划分也就是JVM的区域划分,在说JVM的内存划分之前,我们先来看一下Java程序的执行过程,如下图:
虚拟机栈
是Java方法执行的内存模型,栈中存放着栈帧,每个栈帧分别对应一个被调用的方法,方法的调用过程对应栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。
栈帧:是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构,它是虚拟机运行时数据区中的虚拟机栈的栈元素。
每个栈帧中包括:
- 局部变量表:用来存储方法中的局部变量(非静态变量、函数形参)。当变量为基本数据类型时,直接存储值,当变量为引用类型时,存储的是指向具体对象的引用。
- 操作数栈:Java虚拟机的解释执行引擎被称为"基于栈的执行引擎",其中所指的栈就是指操作数栈。
- 指向运行时常量池的引用:存储程序执行时可能用到常量的引用。
- 方法返回地址:存储方法执行完成后的返回地址。
堆是用来存储对象本身和数组的,在JVM中只有一个堆,因此,堆是被所有线程共享的。
方法区是一块所有线程共享的内存逻辑区域,在JVM中只有一个方法区,用来存储一些线程可共享的内容,它是线程安全的,多个线程同时访问方法区中同一个内容时,只能有一个线程装载该数据,其它线程只能等待。
方法区可存储的内容有:类的全路径名、类的直接超类的权全限定名、类的访问修饰符、类的类型(类或接口)、类的直接接口全限定名的有序列表、常量池(字段,方法信息,静态变量,类型引用(class))等。
数据存放
①基本数据类型的局部变量
定义基本数据类型的局部变量以及数据都是直接存储在内存中的栈上,也就是前面说到的“虚拟机栈”,数据本身的值就是存储在栈空间里面。
如上图,在方法内定义的变量直接存储在栈中,如
int age=50;
int weight=50;
int grade=6;
首先JVM创建一个名为age的变量,存于局部变量表中,然后去栈中查找是否存在有字面量值为50的内容,如果有就直接把age指向这个地址,如果没有,JVM会在栈中开辟一块空间来存储“50”这个内容,并且把age指向这个地址。因此我们可以知道:
我们声明并初始化基本数据类型的局部变量时,变量名以及字面量值都是存储在栈中,而且是真实的内容。
我们再来看“int weight=50;”,按照刚才的思路:字面量为50的内容在栈中已经存在,因此weight是直接指向这个地址的。
基本数据类型的数据本身是不会改变的,当局部变量重新赋值时,并不是在内存中改变字面量内容,而是重新在栈中寻找已存在的相同的数据,若栈中不存在,则重新开辟内存存新数据,并且把要重新赋值的局部变量的引用指向新数据所在地址。
②基本数据类型的成员变量
成员变量:顾名思义,就是在类体中定义的变量。
我们看per的地址指向的是堆内存中的一块区域,我们来还原一下代码:
public class Person{
private int age;
private String name;
private int grade;
//篇幅较长,省略setter getter方法
static void run()
{ System.out.println("run....");
};
}
//调用
Person per=new Person();
同样是局部变量的age、name、grade却被存储到了堆中为per对象开辟的一块空间中。因此可知:基本数据类型的成员变量名和值都存储于堆中,其生命周期和对象的是一致的。
③基本数据类型的静态变量
前面提到方法区用来存储一些共享数据,因此基本数据类型的静态变量名以及值存储于方法区的运行时常量池中,静态变量随类加载而加载,随类消失而消失
④引用数据类型存储
上面提到:堆是用来存储对象本身和数组,而引用(句柄)存放的是实际内容的地址值,因此通过上面的程序运行图,也可以看出,当我们定义一个对象时
Person per=new Person();
Person per;//定义变量
per=new Person();//赋值
在执行Person per;时,JVM先在虚拟机栈中的变量表中开辟一块内存存放per变量,在执行per=new Person()时,JVM会创建一个Person类的实例对象并在堆中开辟一块内存存储这个实例,同时把实例的地址值赋值给per变量。因此可见:
对于引用数据类型的对象/数组,变量名存在栈中,变量值存储的是对象的地址,并不是对象的实际内容。