全面解析Java內存分配
你對Java內存分配的概念是否熟悉，這里和大家分享一下，Java 程序運行時的內存結構分成：方法區、棧內存、堆內存、本地方法棧幾種。棧和堆都是數據結構的知識，如果不清楚，沒有關系，就當成一個不同的名字就好了，下面的講解不需要用到它們具體的知識。
Java內存分配
1：方法區
方法區存放裝載的類數據信息包括：
（1）：基本信息：
1）每個類的全限定名
2）每個類的直接超類的全限定名(可約束類型轉換)
3）該類是類還是接口
4）該類型的訪問修飾符
5）直接超接口的全限定名的有序列表
（2）：每個已裝載類的詳細信息：
1）運行時常量池：
存放該類型所用的一切常量(直接常量和對其它類型、字段、方法的符號引用)，它們以數組形式通過索引被訪問，是外部調用與類聯系及類型對象化的橋梁。它是類文件(字節碼)常量池的運行時表示。(還有一種靜態常量池，在字節碼文件中)。
2）字段信息：
類中聲明的每一個字段的信息(名，類型，修飾符)。
3）方法信息：
類中聲明的每一個方法的信息(名，返回類型，參數類型，修飾符，方法的字節碼和異常表)。
4）靜態變量
5）到類classloader的引用：即到該類的類裝載器的引用。
6）到類class 的引用：
虛擬機為每一個被裝載的類型創建一個class 實例，用來代表這個被裝載的類。下面我們看一下Java內存分配中的棧內存。#p#
2：棧內存
Java 棧內存以幀的形式存放本地方法的調用狀態(包括方法調用的參數，局部變量，中間結果等)。每調用一個方法就將對應該方法的方法幀壓入Java 棧，成為當前方法幀。當調用結束(返回)時，就彈出該幀。
編譯器將源代碼編譯成字節碼(.class)時，就已經將各種類型的方法的局部變量，操作數棧大小確定并放在字節碼中，隨著類一并裝載入方法區。當調用方法時，通過訪問方法區中的類的信息，得到局部變量以及操作數棧的大小。
也就是說：在方法中定義的一些基本類型的變量和對象的引用變量都在方法的棧內存中分配。當在一段代碼塊定義一個變量時，Java 就在棧中為這個變量分配內存空間，當超過變量的作用域后，Java 會自動釋放掉為該變量所分配的內存空間，該內存空間可以立即被另作它用。
棧內存的構成：
Java 棧內存由局部變量區、操作數棧、幀數據區組成。
（1）：局部變量區為一個以字為單位的數組，每個數組元素對應一個局部變量的值。調用方法時，將方法的局部變量組成一個數組，通過索引來訪問。若為非靜態方法，則加入一個隱含的引用參數this,該參數指向調用這個方法的對象。而靜態方法則沒有this參數。因此，對象無法調用靜態方法。
（2）：操作數棧也是一個數組，但是通過棧操作來訪問。所謂操作數是那些被指令操作的數據。當需要對參數操作時如a=b+c,就將即將被操作的參數壓棧，如將b 和c 壓棧，然后由操作指令將它們彈出，并執行操作。虛擬機將操作數棧作為工作區。
（3）：幀數據區處理常量池解析，異常處理等
3：堆內存
放由new 創建的對象和數組。在堆中分配的內存，由Java 虛擬機的自動垃圾回收器來管理。
在堆中產生了一個數組或對象后，還可以在棧中定義一個特殊的變量，讓棧中這個變量的取值等于數組或對象在堆內存中的首地址，棧中的這個變量就成了數組或對象的引用變量。引用變量就相當于是為數組或對象起的一個名稱，以后就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數組或對象。
棧內存和堆內存比較
Java內存分配中棧與堆都是Java 用來在內存中存放數據的地方。與C++不同，Java 自動管理棧和堆，程序員不能直接地設置?；蚨?。
Java 的堆是一個運行時數據區，對象從中分配空間。堆的優勢是可以動態地分配內存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因為它是在運行時動態分配內存的，Java 的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是，由于要在運行時動態分配內存，存取速度較慢。
棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數據可以共享。但缺點是，存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變量（int,short, long, byte, float, double, boolean, char）和對象句柄。
棧有一個很重要的特殊性，就是存在棧中的數據可以共享。假設我們同時定義：
- int a = 3;
- int b = 3；
編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中創建一個變量為a 的引用，然后查找棧中是否有3 這個值，如果沒找到，就將3 存放進來，然后將a 指向3。接著處理int b = 3；在創建完b 的引用變量后，因為在棧中已經有3這個值，便將b 直接指向3。這樣，就出現了a 與b 同時均指向3的情況。內存示意圖如下：
這時，如果再令a=4；那么編譯器會重新搜索棧中是否有4 值，如果沒有，則將4 存放進來，并令a 指向4；如果已經有了，則直接將a指向這個地址。因此a 值的改變不會影響到b 的值。要注意這種數據的共享與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共享是不同的，因為這種情況a 的修改并不會影響到b, 它是由編譯器完成的，它有利于節省空間。此時的內存分配示意圖如下：
而一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態，會影響到另一個對象引用變量。#p#
4：本地方法棧內存
與調用的本地方法的語言相關，如調用的是一個c語言方法則為一個c 棧。本地方法可以回調java方法。若有java方法調用本地方法，虛擬機就運行這個本地方法。
在虛擬機看來運行這個本地方法就是執行這個java 方法，如果本地方法拋出異常，虛擬機就認為是這個java 方法拋出異常。
Java 通過Java 本地接口JNI（Java Native Interface）來調用其它語言編寫的程序， 在Java 里面用native 修飾符來描述一個方法是本地方法。這個了解一下就好了。
5：String 的Java內存分配
String 是一個特殊的包裝類數據。可以用：
- String str = new String("abc");
- String str = "abc";
兩種的形式來創建，第一種是用new()來新建對象的，它會在存放于堆中。每調用一次就會創建一個新的對象。
而第二種是先在棧中創建一個對String 類的對象引用變量str，然后查找棧中有沒有存放"abc"，如果沒有，則將"abc"存放進棧，并令str指向”abc”，如果已經有”abc” 則直接令str指向“abc”。
比較類里面的數值是否相等時，用equals()方法；當測試兩個包裝類的引用是否指向同一個對象時，用==，下面用例子說明上面的理論。
- String str1 = "abc";
- String str2 = "abc";
- System.out.println(str1==str2); //true
可以看出str1 和str2 是指向同一個對象的。
- String str1 = new String ("abc");
- String str2 = new String ("abc");
- System.out.println(str1==str2); // false
用new 的方式是生成不同的對象。每一次生成一個。
因此用第一種方式創建多個”abc”字符串，在內存中其實只存在一個對象而已。這種寫法有利于節省內存空間。同時它可以在一定程度上提高程序的運行速度，因為JVM會自動根據棧中數據的實際情況來決定是否有必要創建新對象。而對于String str = newString("abc")；的代碼，則一概在堆中創建新對象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要創建新對象，從而加重了程序的負擔。
另一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc"；的格式時，總是想當然地認為，創建了String 類的對象str。擔心陷阱！對象可能并沒有被創建！而可能只是指向一個先前已經創建的對象。只有通過new()方法才能保證每次都創建一個新的對象。
由于String類的值不可變性（immutable），當String 變量需要經常變換其值時，應該考慮使用StringBuffer 或StringBuilder 類，以提高程序效率。
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