菜鸟日记2--内存空间

内存空间及内存分配

　　1、栈（Stack）【运行内存、内存条】

　　　　什么是栈内存

　　　　　　可以将栈比喻成一个箱子或者木桶，有一端封闭了。

　　　　　　计算机内存中分配出来的一块空间，用来提供浏览器执行代码的执行环境，以及存储基本类型的值（java中的数据类型不一定存储到栈内存中，取决于基本类型在何处声明）

　　　　　　例：就比如成员变量，对于成员变量来说，不论是基本数据类型还是引用类型，他们都会存储在堆内存或者方法区中

　　　　基本类型值

　　　　　　除了对象（引用数据类型）

　　　　　　引用数据类型：

　　　　　　　　　主要分为三种：类、接口、数组

　　　　　　类Class引用：

　　　　　　　1、Object：一个很重要的类，Object是类层次结构的根类，每个类都使用Object作为超类，所有对象（包括类数组）都实现这个类的方法。用Object可以定义所有的类。　　　

Object object = new Integer（1）；//来定义一个Integer类
Integer  i = （Integer）object；//来把这个Object的类强转成Integer类

　　　　　　　2、String：String类代表字符串，java程序中所有的字符串字面值（"adb"）都作为此类的实例来实现。检查单个字符、比较字符串、搜索字符串、提取子字符串、创建字符串副本、在该副本中、所有的字符都被转换成大写或小写形式。

　　　　　　　3、Date：表示特定的瞬间，精确到毫秒。现在Date的类一般被Calender和GregorianCalendar所有代替。

　　　　　　　4、void：void是一个不可实例化的占位符类，它保持一个对代表java关键字的Class对象的引用。

　　　　　　接口interface引用

　　　　　　　1、List<E>：列表，此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确的控制，用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。List接口提供两种搜索指定对象的方法

　　　　　　　2、add（）：在列表中插入指定元素

　　　　　　　3、remove（）：移除列表中指定位置的元素

　　　　　　　4、get（int index）：返回列表中指定位置的元素

　　　　栈内存的操作

　　　　　　通常的操作有入栈（压栈）、出栈（弹栈）、栈顶元素。

　　　　　　若要读取栈中的某个元素，就是将其之间的所有元素出栈（弹栈）才能完成。　　　　

　　　　栈内存特点

　　　　　　优点：

　　　　　　　　连续存储的数据结构，具有先进后出的性质

　　　　　　　　存取速度比堆块，仅次于寄存器。

　　　　　　　　栈数据可以共享

　　　　　　　　　　例：

int a=3；
int b=3；
a=4；

　　　　　　　　　　输出a=4，b=3，

　　　　　　　　　　如果是两个对象的话，那就不一样，多个对象指向的是同一个引用，一个发生改变，另一个也会发生改变　　

//创建第一个对象
    
Student  a=new Student（）；

a.name="张三"；
a.age=12;

//把第一个对象的地址值赋值给第二个对象

Student b=a；

b.name="李四"；
b.age=22;

System.out.println(a.name+a.age);//输出“李四”，22
System.out.println(b.name+b.age);//输出“李四”，22　　　　　　　

　　　　　　缺点：

　　　　　　　　栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性

　　　　栈内存分配机制

　　　　　　栈是内存中给一个线程预留的内存空间。

　　　　　　由编译器自动管理分配和释放，不需要的时候自动清除的变量的存储区。

　　　　　　栈内存也可以称为一级缓存，由垃圾回收器自动回收（可以延伸）

　　　　栈内存分配方式

　　　　　　动态分配：由alloca函数进行分配

　　　　　　静态分配：编译器完成（局部变量的分配）

　　　　栈内存分配效率

　　　　　　栈内存分配效率相比于堆来说高。为什么呢？

　　　　　　栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层提供对栈的支持，会给他分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行。

　　　　栈内存应用范围

　　　　　　由于堆频繁的new/dalete会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低，同时没有系统的支持，导致堆的效率很低，加上可能引发用户态和核心态的切换，内存的申请，代价变得更加的昂贵。

　　　　　　所以，栈在内存中应用非常的广泛

　　　　　　　　1、函数的调用

　　　　　　　　2、函数调用过程中的参数、返回地址、EBP、局部变量都采用栈的方式存放

　　　　　　但是，由于栈的不灵活性

　　　　　　　　在面对分配大量的内存空间的时候，还是用堆来完成

　　　　栈内存扩展

　　　　　　存放的都是方法中的局部变量或者函数参数等。

　　　　　　方法的运行一定要在栈当中

　　　　栈内存的主要功能

　　　　　　主要是用来执行程序用的。

　　　　　　例：基本类型的变量、对象的引用变量。

　　　　局部变量：方法中的参数，或者方法{}内部的变量

　　　　作用域：一旦超出作用域，立刻从栈内存当中消失

　　　　总结：

　　　　　　所谓的栈内存，其实就是计算机内存中分配出来的一块空间，用于提供浏览器执行代码的执行环境，以及存储基本类型值。

　　2、堆内存（Heap）【存储空间、硬盘】

　　　　什么是堆内存

　　　　　　可以将堆比喻成一个倒过来的树，一般用来存放关键字new出来的数据。

　　　　　　经过排序的树形数据结构，每个结点（分支的地方）都有一个值，整颗树是经过排序的。

　　　　　　官方：java虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在java虚拟机启动时创建的。在JVM中，堆之外的内存称之为非堆内存（Non-heap memory）

　　　　　　简单来说：JVM管理两种类型的内存，堆和非堆

　　　　　　　　　　　1、堆时java代码可及的内存，是留给开发人员用的

　　　　　　　　　　　2、非堆是JVM留给自己的，非堆有：

　　　　　　　　　　　　　　1、方法区

　　　　　　　　　　　　　　2、JVM内部处理或优化所需的内存（如JIT编译后的代码缓存）

　　　　　　　　　　　　　　3、每个类结构（运行时常数值、字段和方法数据）

　　　　　　　　　　　　　　4、方法和构造方法的代码

　　　　堆的分类

　　　　　　全局堆、局部堆

　　　　　　全局堆就是没有分配的空间

　　　　　　局部堆就是用户分配的空间

　　　　　例子

int * a = new int（0）；//分配内存并初始化

　　　　　　　通过关键字new开辟出来了一个堆空间

　　　　　　　a变量存储在栈内存中，a的指针指向堆内存中的地址值　　

　　　　　　　当不使用a的时候，要手动释放内存

delete a；

　　　　　　　这里，只是将a指向的内存空间释放了，但是a本身并没有撤销，该指针所占空间并未释放，该指针还是指向原来的地方。

　　　　堆内存的分配与释放

　　　　　　堆内存一般是由程序员自己分配释放，在操作系统堆进程初始化的时候进行分配，运行的过程中也可以向系统要额外的堆内存，但是记得用完要换个操作系统，要不然程序结束的时候可能由os回收，但不一定，会造成内存泄漏。

　　　　　　堆内存的分配有点类似于数据结构的链表。

　　　　堆内存特性

　　　　　　必须是完全二叉树

　　　　　　任一结点的值是其子树所有结点的最大值（最大堆、大顶堆）或者最小值（最小堆、小顶堆）

　　　　　　根结点的值要么最大（或者最小），且根结点的两个子树也是一个堆。常用来实现优先队列，存取随意

　　　　堆的基础实现

　　　　　　1、维持完全二叉树

　　　　　　2、子类数字总是大于父类数字

　　　　扩展：无论是堆内存还是栈内存，都要防止越界现象的发生。因为，越界的结果要么使程序崩溃，要么摧毁程序的堆、栈结构，会产生想不到的结果，就算没有发生，也要小心。

 　　　　堆的数据结构

　　　　　　1、堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是由链表存储在空闲的内存地址，自然堆也是不连续的内存区域。

　　　　　　2、由于堆内存是类似于链表的存在，所以，其遍历也是从低向高地址遍历。

　　　　堆内存的地址值

　　　　　　堆内存的东西都有一个地址值：16进制

　　　　堆内存里面的数据

　　　　　　都有默认值

　　　　3、堆内存与栈内存的不同

　　　　　　1、管理方式不同

　　　　　　　　栈：系统自己管理

　　　　　　　　堆：程序员分配

　　　　　　2、空间大小不同

　　　　　　　　栈：小

　　　　　　　　堆：大

　　　　　　3、能否产生碎片不同

　　　　　　　　栈：不产生

　　　　　　　　堆：产生

　　　　　　4、生长方式不同

　　　　　　　　栈：向低地址扩展，连续（栈顶的地址值和栈的最大容量系统内定好了）

　　　　　　　　堆：向高地址扩展，不连续

　　　　　　　　　　

　　　　　　5、分配方式不同

　　　　　　6、分配效率不同

　　　　　　　　栈：系统自动分配，速度块

　　　　　　　　堆:程序员手动分配，速度慢

　　　　　　7、存储内容不同

　　　　　　　　栈：第一个进栈的是主函数的下一条指令的地址值，然后是函数的各个参数，在各大编译器中，参数一般是从右到左进入栈中，然后是函数中的局部变量。注意，静态变量不入栈，出栈则刚好相反

　　　　　　　　堆：用一个字节存放堆的大小，具体由程序员安排

　　　　　　8、生存周期不同

　　　　　　　　栈生存周期短

　　　　　　　　堆内存长，从程序开始到程序结束

　　　　　　9、异常抛出不同

　　　　　　　　栈内存满的时候：java.lang.StackOverFlowError

　　　　　　　　堆内存满的时候：java.lang.OutOfMemoryError:java Heap Space

　　　　总结：

　　　　　　不好记，就记住

　　　　　　　　1、引用类型总是放在堆中，看到new就是放在堆中

　　　　　　　　2、值类型和指针总是放在它们被声明的地方

　　　　　　　　（2解释：栈是负责保存我们的代码执行【或调用】时的路径。当我们的代码开始调用一个方法时，将放置一段编码指令【在方法中】到栈上，紧接着放置方法的参数，然后代码执行到方法中的被“压栈”至栈顶的变量位置）

　　　　4、浅谈常量池

　　　　　　常量池分类

　　　　　　　　1、Class常量池

　　　　　　　　2、运行时常量池

　　　　　　　　3、全局字符串常量池

　　　　　　　　4、基本类型包装类对象常量池

　　　　　　　　https://cloud.tencent.com/developer/article/1450501

　　　　以下这俩有空再写吧，菜鸟理解不太够

　　　　5、浅谈内存溢出

　　　　6、浅谈内存泄漏