三、（续）关于jvm中的存储机制（栈、堆、方法区和常量池）（阶段一）

先放图

 

 

一、java的六种存储地址及解释

1） 寄存器(register)：这是最快的存储区，因为它位于不同于其他存储区的地方——处理器内部。但是寄存器的数量极其有限，所以寄存器由编译器根据需求进行分配。你不能直接控制，也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。

2） 堆栈(stack)：位于通用RAM中，但通过它的“堆栈指针”可以从处理器哪里获得支持。堆栈指针若向下移动，则分配新的内存；若向上移动，则释放那些内存。这是一种快速有效的分配存储方法，仅次于寄存器。创建程序时候，JAVA编译器必须知道存储在堆栈内所有数据的确切大小和生命周期，因为它必须生成相应的代码，以便上下移动堆栈指针。这一约束限制了程序的灵活性，所以虽然某些JAVA数据存储在堆栈中——特别是对象引用，但是JAVA对象不存储其中。  

3）堆(heap)：一种通用性的内存池（也存在于RAM中），用于存放所有的JAVA对象。堆不同于堆栈的好处是：编译器不需要知道要从堆里分配多少存储区域，也不必知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此，在堆里分配存储有很大的灵活性。当你需要创建一个对象的时候，只需要new写一行简单的代码，当执行这行代码时，会自动在堆里进行存储分配。当然，为这种灵活性必须要付出相应的代码。用堆进行存储分配比用堆栈进行存储存储需要更多的时间。   

4）静态存储(static storage)：这里的“静态”是指“在固定的位置”。静态存储里存放程序运行时一直存在的数据。你可用关键字static来标识一个对象的特定元素是静态的，但JAVA对象本身从来不会存放在静态存储空间里。   

5） 常量存储(constant storage)：常量值通常直接存放在程序代码内部，这样做是安全的，因为它们永远不会被改变。有时，在嵌入式系统中，常量本身会和其他部分分割离开，所以在这种情况下，可以选择将其放在ROM中。

6） 非RAM存储：如果数据完全存活于程序之外，那么它可以不受程序的任何控制，在程序没有运行时也可以存在。

 

二、栈、堆、方法区存储的内容

栈区: 
1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的值和对象以及基础数据的引用
2.每个栈中的数据(基础数据类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。 
3.栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。

 

 

堆区: 
1.存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令) 
2.jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身 。

比如主函数里的语句   int [] arr=new int [3];在内存中是怎么被定义的：

主函数先进栈，在栈中定义一个变量arr,接下来为arr赋值，但是右边不是一个具体值，是一个实体。实体创建在堆里，在堆里首先通过new关键字开辟一个空间，内存在存储数据的时候都是通过地址来体现的，地址是一块连续的二进制，然后给这个实体分配一个内存地址。数组都是有一个索引，数组这个实体在堆内存中产生之后每一个空间都会进行默认的初始化（这是堆内存的特点，未初始化的数据是不能用的，但在堆里是可以用的，因为初始化过了，但是在栈里没有初始化这一功能），不同的类型初始化的值不一样。所以堆和栈里就创建了实体(对象)和变量：

 

 

 

那么堆和栈是怎么联系起来的呢?

     我们刚刚说过给堆分配了一个地址，把堆的地址赋给arr，arr就通过地址指向了数组。所以arr想操纵数组时，就通过地址，而不是直接把实体都赋给它。这种我们不再叫他基本数据类型，而叫引用数据类型。称为arr引用了堆内存当中的实体。（可以理解为c或c++的指针，Java成长自c++和c++很像，优化了c++）  

 

 

              如果当int [] arr=null;

              arr不做任何指向，null的作用就是取消引用数据类型的指向。

              当一个实体，没有引用数据类型指向的时候，它在堆内存中不会被释放，而被当做一个垃圾，在不定时的时间内自动回收，因为Java有一个自动回收机制，（而c++没有，需要程序员手动回收，如果不回收就越堆越多，直到撑满内存溢出，所以Java在内存管理上优于c++）。自动回收机制（程序）自动监测堆里是否有垃圾，如果有，就会自动的做垃圾回收的动作，但是什么时候收不一定。

             所以堆与栈的区别很明显：

            1.栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体；

            2.栈内存的更新速度要快于堆内存，因为局部变量的生命周期很短；

            3.栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放，而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。

 字符串在内存中的存储

用以下代码做分析展示：

 public static void main(String[] args) {
        String s1 = "abc";  
        String s2 = "abc";
        String s3 = "xxx";
    }

查看其编译后的 class 文件如下：

 

 用图解的方式展示：

 

 

String s1 = "abc";resolve 过程在字符串常量池中发现没有”abc“的引用，便在堆中新建一个”abc“的对象，并将该对象的引用存入到字符串常量池中，然后把这个引用返回给 s1。

String s2 = "abc"; resolve 过程会发现 StringTable 中已经有了”abc“对象的引用，则直接返回该引用给 s2，并不会创建任何对象。

String s3 = "xxx"; 同第一行代码一样，在堆中创建对象，并将该对象的引用存入到 StringTable，最后返回引用给 s3。

再看：

public static void main(String[] args) {
        String s1 = "ab";//#1
        String s2 = new String(s1+"d");//#2
        s2.intern();//#3
        String s4 = "xxx";//#4
        String s3 = "abd";//#5
        System.out.println(s2 == s3);//true
    }

查看其编译后的 class 文件如下：

 

 

通过 class 文件信息可知，“ab”、“d”、“xxx”，“abd”进入到了 class 文件常量池，由于类在 resolve 阶段是 lazy 的，所以是不会创建实例对象，更不会驻留字符串常量池。

图解如下：

 

 

进入 main 方法，对每行代码进行解读。

  • 1，ldc 指令会把“ab”加载到栈顶，换句话说，在堆中创建“ab”对象，并把该对象的引用保存到字符串常量池中。
  • 2，ldc 指令会把“d”加载到栈顶，然后有个拼接操作，内部是创建了一个 StringBuilder 对象，一路 append，最后调用 StringBuilder 对象的 toString 方法得到一个 String 对象（内容是 abd，注意 toString 方法会 new 一个 String 对象），并把它赋值给 s2（赋值给 s2 的依然是对象的引用而已）。注意此时没有把“abd”对象的引用放入字符串常量池。
  • 3，intern 方法首先会去字符串常量池中查找是否有“abd”对象的引用，如果没有，则把堆中“abd”对象的引用保存到字符串常量池中，并返回该引用，但是我们并没有使用变量去接收它。
  • 4，无意义，只是为了说明 class 文件中的“abd”字面量是#5时得到的。
  • 5，字符串常量池中已经有“abd”对象的引用，因此直接将该引用返回给 s3。

字符串常量池

  • 程序中直接用双引号写的字符串，保存至字符串常量池中，即只有下图第四种创建方式的字符串是保存至字符串常量池中（只要写了new，就不在常量池了）。
  • 对于基本数据类型，== 是进行数值的比较，
    对于引用数据类型，==是进行地址值的比较
    如下图所示：

 

 

String str = new String("abc");问一共创造了几个对象？？？

String str=new String("abc");   紧接着这段代码之后的往往是这个问题，那就是这行代码究竟创建了几个String对象呢？

相信大家对这道题并不陌生，答案也是众所周知的，2个。

接下来我们就从这道题展开，一起回顾一下与创建String对象相关的一些JAVA知识。  

我们可以把上面这行代码分成String str、=、"abc"和new String()四部分来看待。String str只是定义了一个名为str的String类型的变量，因此它并没有创建对象；=是对变量str进行初始化，将某个对象的引用（或者叫句柄）赋值给它，显然也没有创建对象；现在只剩下new String("abc")了。那么，new String("abc")为什么又能被看成"abc"和new String()呢？

我们来看一下被我们调用了的String的构造器：  

public String(String original) {  //other code ...  }   大家都知道，我们常用的创建一个类的实例（对象）的方法有以下两种:

一、使用new创建对象。 

二、调用Class类的newInstance方法，利用反射机制创建对象。

我们正是使用new调用了String类的上面那个构造器方法创建了一个对象，并将它的引用赋值给了str变量。同时我们注意到，被调用的构造器方法接受的参数也是一个String对象，这个对象正是"abc"。由此我们又要引入另外一种创建String对象的方式的讨论——引号内包含文本。

这种方式是String特有的，并且它与new的方式存在很大区别。  

String str="abc";  

毫无疑问，这行代码创建了一个String对象。  

String a="abc";  String b="abc";   那这里呢？

答案还是一个。  

String a="ab"+"cd";   再看看这里呢？

答案是三个。

说到这里，我们就需要引入对字符串池相关知识的回顾了。  

在JAVA虚拟机（JVM）中存在着一个字符串池，其中保存着很多String对象，并且可以被共享使用，因此它提高了效率。由于String类是final的，它的值一经创建就不可改变，因此我们不用担心String对象共享而带来程序的混乱。字符串池由String类维护，我们可以调用intern()方法来访问字符串池。  

我们再回头看看String a="abc";，这行代码被执行的时候，JAVA虚拟机首先在字符串池中查找是否已经存在了值为"abc"的这么一个对象，它的判断依据是String类equals(Object obj)方法的返回值。如果有，则不再创建新的对象，直接返回已存在对象的引用；如果没有，则先创建这个对象，然后把它加入到字符串池中，再将它的引用返回。因此，我们不难理解前面三个例子中头两个例子为什么是这个答案了。

只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。对于所有包含new方式新建对象（包括null）的“+”连接表达式，它所产生的新对象都不会被加入字符串池中，对此我们不再赘述。因此我们提倡大家用引号包含文本的方式来创建String对象以提高效率，实际上这也是我们在编程中常采用的。


 
方法区: 
1.又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。 
2.方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。 

 

posted @ 2021-01-25 15:43  peiHL  阅读(149)  评论(0)  编辑  收藏  举报