Java中把存储区分为6类。分别为寄存器(register)、栈(stack)、堆(heap)、静态存储区(static storage)、常量存储区(constant storage)以及非随机存取存储区(Non-RAM)。
1. 寄存器(register).寄存器与其他的存储区不同,它位于CPU中,所以它是存取速度最快的存储区.但是由于CPU中寄存器的数量是非常有限的,所以寄存器的使用是由CPU按需进行分配.编程的时候我们没有必要去对它进行直接控制.并且在程序中也没办法找到到底什么时候使用了寄存器的依据.
2. 栈(stack).它位于随机存取存储器(RAM)中,并通过由CPU直接支持的栈指针(stack pointer)来进行操作.栈指针通过向下移动来分配新的存储空间,并通过向上移动来释放存储空间.这是仅次于寄存器的另一种高速有效地分配存储空间的方式.在创建程序期间,Java编译器必须知道存储在栈上的所有数据的准确大小和它们的生命周期.这样它才能够产生代码来让栈指针上下地移动.但这种约束限制了代码的灵活性,所以当某些Java存储区在栈上的时候——特别是,对象引用(object reference)――而Java对象本身并不被存储在栈上.
3. 堆(heap).这是存储Java所有对象的内存池(同样在RAM区域中).堆的优点是,它不像栈一样,编译器并不需要知道它应该从堆中分配多大的存储空间,或者存储空间应该在堆上存在多久.因此,在堆上分配多大的存储空间具有很大的灵活性.无论你何时需要创建对象,你只需要简单的在代码中使用关键字new来创建它就行了.在这段代码被执行时候就在堆(heap)上面分配相应的存储空间.当然,为这样的灵活性也需要付出一定的代价:在堆上分配存储空间比在栈上分配存储空间要更加耗时(如果你能够在Java中像在C++一样,在stack上创建对象的话).
4. 静态存储区(static storage).”静态(static)”在这里表示”在一个固定的位置”(尽管它同样在RAM中).静态存储区包括:对于程序的整个运行期间都有效的数据.你能够使用关键字static来指定特殊的对象为静态的.但是Java对象自身却从来不放置在静态存储区中.
5. 常量存储区(constant storage).常量通常被直接放置在程序代码当中.这是安全的,因为它们永远不能被改变.在某些时候多个常量能够自己分隔开,这样在嵌入式系统中可以被任意地放置在只读存储器(ROM)中.
6. 非RAM存储区(non-RAM storage).如果数据完全存在于程序之外,在程序未被运行时数据也能存在,而不受程序的控制.对于此类情况,有两个主要的例子来说明:一,对象流(streamed objects),这种对象通常以字节流的形式被送到其他的机器去.二,持久化对象(persistent objects),这种对象存放在磁盘上,即便是程序中止以后它们仍然保持原有状态.这些存储器都是将对象以某种形式保存在其他的介质中,然后在需要的时候再把它恢复为常规的基于RAM的对象.Java提供了对轻量级持久性的支持.在未来的Java版本中,Java将提供更加完备的持久性的支持.
栈与堆的区别
1. 栈(stack)与堆(heap)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。
2. 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。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。另外,栈数据可以共享。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。
3. Java中的数据类型有两种。一种是基本类型(primitive types),共有8种,即int, short, long, byte, float, double, boolean,char。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的引用变量后,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。
特别注意的是,这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象,如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反,通过字面值的引用来修改其值,不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例,我们定义完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a=4;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。
另一种是包装类数据,如Integer, String, Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于堆中,Java用new()语句来显示地告诉编译器,在运行时才根据需要动态创建,因此比较灵活,但缺点是要占用更多的时间。