Java內(nèi)存分配與管理是Java的核心技術(shù)之一，之前我們曾介紹過Java的內(nèi)存管理與內(nèi)存泄露以及Java垃圾回收方面的知識，今天我們再次深入Java核心，詳細(xì)介紹一下Java在內(nèi)存分配方面的知識。一般Java在內(nèi)存分配時(shí)會涉及到以下區(qū)域：
◆寄存器：我們在程序中無法控制
◆棧：存放基本類型的數(shù)據(jù)和對象的引用，但對象本身不存放在棧中，而是存放在堆中（new 出來的對象）
◆堆：存放用new產(chǎn)生的數(shù)據(jù)
◆靜態(tài)域：存放在對象中用static定義的靜態(tài)成員
◆常量池：存放常量
◆非RAM存儲：硬盤等永久存儲空間
Java內(nèi)存分配中的棧
在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量數(shù)據(jù)和對象的引用變量都在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。
當(dāng)在一段代碼塊定義一個(gè)變量時(shí)，Java就在棧中 為這個(gè)變量分配內(nèi)存空間，當(dāng)該變量退出該作用域后，Java會自動釋放掉為該變量所分配的內(nèi)存空間，該內(nèi)存空間可以立即被另作他用。棧中的數(shù)據(jù)大小和生命周期是可以確定的，當(dāng)沒有引用指向數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)就會消失。
Java內(nèi)存分配中的堆
堆內(nèi)存用來存放由new創(chuàng)建的對象和數(shù)組。 在堆中分配的內(nèi)存，由Java虛擬機(jī)的自動垃圾回收器來管理。
在堆中產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)組或?qū)ο蠛螅€可以 在棧中定義一個(gè)特殊的變量，讓棧中這個(gè)變量的取值等于數(shù)組或?qū)ο笤诙褍?nèi)存中的首地址，棧中的這個(gè)變量就成了數(shù)組或?qū)ο蟮囊米兞俊?引用變量就相當(dāng)于是 為數(shù)組或?qū)ο笃鸬囊粋€(gè)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(shù)組或?qū)ο蟆Ｒ米兞烤拖喈?dāng)于是為數(shù)組或者對象起的一個(gè)名稱。
引用變量是普通的變量，定義時(shí)在棧中分配，引用變量在程序運(yùn)行到其作用域之外后被釋放。而數(shù)組和對象本身在堆中分配，即使程序 運(yùn)行到使用 new 產(chǎn)生數(shù)組或者對象的語句所在的代碼塊之外，數(shù)組和對象本身占據(jù)的內(nèi)存不會被釋放，數(shù)組和對象在沒有引用變量指向它的時(shí)候，才變?yōu)槔荒茉诒皇褂茫?然占據(jù)內(nèi)存空間不放，在隨后的一個(gè)不確定的時(shí)間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是 Java 比較占內(nèi)存的原因。
實(shí)際上，棧中的變量指向堆內(nèi)存中的變量，這就是Java中的指針！
堆與棧
Java的堆是一個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū),類的(對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負(fù)責(zé)的，堆的優(yōu)勢是可以動態(tài)地分配內(nèi)存 大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因?yàn)樗窃谶\(yùn)行時(shí)動態(tài)分配內(nèi)存的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點(diǎn)是，由于要在運(yùn)行時(shí)動態(tài) 分配內(nèi)存，存取速度較慢。
棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數(shù)據(jù)可以共享。但缺點(diǎn)是，存在棧中的數(shù)據(jù)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數(shù)據(jù)（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和對象句柄(引用)。
棧有一個(gè)很重要的特殊性，就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設(shè)我們同時(shí)定義：
Java代碼
int a = 3;
int b = 3;
編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中創(chuàng)建一個(gè)變量為a的引用，然后查找棧中是否有3這個(gè)值，如果沒找到，就將3存放進(jìn)來，然后將a指向3。接著處理int b = 3；在創(chuàng)建完b的引用變量后，因?yàn)樵跅Ｖ幸呀?jīng)有3這個(gè)值，便將b直接指向3。這樣，就出現(xiàn)了a與b同時(shí)均指向3的情況。
這時(shí)，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(jìn)來，并令a指向4；如果已經(jīng)有了，則直接將a指向這個(gè)地址。因此a值的改變不會影響 到b的值。
要注意這種數(shù)據(jù)的共享與兩個(gè)對象的引用同時(shí)指向一個(gè)對象的這種共享是不同的，因?yàn)檫@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(jié)省空間。而一個(gè)對象引用變量修改了這個(gè)對象的內(nèi)部狀態(tài)，會影響到另一個(gè)對象引用變量。
Java代碼
1.int i1 = 9;
2.int i2 = 9;
3.int i3 = 9;
4.public static final int INT1 = 9;
5.public static final int INT2 = 9;
6.public static final int INT3 = 9;
對于成員變量和局部變量：成員變量就是方法外部，類的內(nèi)部定義的變量；局部變量就是方法或語句塊內(nèi)部定義的變量。局部變量必須初始化。
形式參數(shù)是局部變量，局部變量的數(shù)據(jù)存在于棧內(nèi)存中。棧內(nèi)存中的局部變量隨著方法的消失而消失。
成員變量存儲在堆中的對象里面，由垃圾回收器負(fù)責(zé)回收。
如以下代碼：
Java代碼
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class BirthDate { private int day; private int month; private int year; public BirthDate(int d, int m, int y) { day = d; month = m; year = y; } 省略get,set方法……… } public class Test{ public static void main(String args[]){ int date = 9; Test test = new Test(); test.change(date); BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970); } public void change1(int i){ i = 1234; } |
對于以上這段代碼，date為局部變量，i,d,m,y都是形參為局部變量，day，month，year為成員變量。下面分析一下代碼執(zhí)行時(shí)候的變化：
1. main方法開始執(zhí)行：int date = 9;
date局部變量，基礎(chǔ)類型，引用和值都存在棧中。
2. Test test = new Test();
test為對象引用，存在棧中，對象(new Test())存在堆中。
3. test.change(date);
i為局部變量，引用和值存在棧中。當(dāng)方法change執(zhí)行完成后，i就會從棧中消失。
4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);
d1 為對象引用，存在棧中，對象(new BirthDate())存在堆中，其中d，m，y為局部變量存儲在棧中，且它們的類型為基礎(chǔ)類型，因此它們的數(shù)據(jù)也存儲在棧中。 day,month,year為成員變量，它們存儲在堆中(new BirthDate()里面)。當(dāng)BirthDate構(gòu)造方法執(zhí)行完之后，d,m,y將從棧中消失。
5. main方法執(zhí)行完之后，date變量，test，d1引用將從棧中消失，new Test(),new BirthDate()將等待垃圾回收。
常量池 (constant pool)
常量池指的是在編譯期被確定，并被保存在已編譯的.class文件中的一些數(shù)據(jù)。
除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數(shù)組）的常量值(final)還包含一些以文本形式出現(xiàn)的符號引用，比如：
◆類和接口的全限定名；
◆字段的名稱和描述符；
◆方法和名稱和描述符。
如果是編譯期已經(jīng)創(chuàng)建好(直接用雙引號定義的)的就存儲在常量池中，如果是運(yùn)行期（new出來的）才能確定的就存儲在堆中。對于equals相等的字符串，在常量池中永遠(yuǎn)只有一份，在堆中有多份。
String是一個(gè)特殊的包裝類數(shù)據(jù)。可以用：
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String str = new String("abc");String str = "abc"; |
兩種的形式來創(chuàng)建，第一種是用new()來新建對象的，它會在存放于堆中。每調(diào)用一次就會創(chuàng)建一個(gè)新的對象。而第二種是先在棧中創(chuàng)建一個(gè)對 String類的對象引用變量str，然后通過符號引用去字符串常量池 里找有沒有"abc",如果沒有，則將"abc"存放進(jìn)字符串常量池 ，并令str指向”abc”，如果已經(jīng)有”abc” 則直接令str指向“abc”。
比較類里面的數(shù)值是否相等時(shí)，用equals()方法；當(dāng)測試兩個(gè)包裝類的引用是否指向同一個(gè)對象時(shí)，用==，下面用例子說明上面的理論。
Java代碼
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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(gè)對象的。
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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(gè)。
因此用第二種方式創(chuàng)建多個(gè)”abc”字符串,在內(nèi)存中 其實(shí)只存在一個(gè)對象而已. 這種寫法有利與節(jié)省內(nèi)存空間. 同時(shí)它可以在一定程度上提高程序的運(yùn)行速度，因?yàn)镴VM會自動根據(jù)棧中數(shù)據(jù)的實(shí)際情況來決定是否有必要?jiǎng)?chuàng)建新對象。而對于String str = new String("abc")；的代碼，則一概在堆中創(chuàng)建新對象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要?jiǎng)?chuàng)建新對象，從而加重了程序的負(fù)擔(dān)。
另 一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時(shí)，總是想當(dāng)然地認(rèn)為，創(chuàng)建了String類的對象str。擔(dān)心陷阱！對象可能并沒有被創(chuàng)建！而可能只是指向一個(gè)先前已經(jīng)創(chuàng)建的 對象。只有通過new()方法才能保證每次都創(chuàng)建一個(gè)新的對象。
String常量池問題的幾個(gè)例子
示例1：
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String s0="kvill";String s1="kvill";String s2="kv" + "ill";System.out.println( s0==s1 );System.out.println( s0==s2 );結(jié)果為：truetrue |
分析：首先，我們要知結(jié)果為道Java 會確保一個(gè)字符串常量只有一個(gè)拷貝。
因?yàn)槔又械?s0和s1中的”kvill”都是字符串常量，它們在編譯期就被確定了，所以s0==s1為true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量，當(dāng)一個(gè)字 符串由多個(gè)字符串常量連接而成時(shí)，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同樣在編譯期就被解析為一個(gè)字符串常量，所以s2也是常量池中” kvill”的一個(gè)引用。所以我們得出s0==s1==s2；
示例2：
示例：
Java代碼
分析：用new String() 創(chuàng)建的字符串不是常量，不能在編譯期就確定，所以new String() 創(chuàng)建的字符串不放入常量池中，它們有自己的地址空間。
s0還是常量池 中"kvill”的應(yīng)用，s1因?yàn)闊o法在編譯期確定，所以是運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的新對象”kvill”的引用，s2因?yàn)橛泻蟀氩糠?new String(”ill”)所以也無法在編譯期確定，所以也是一個(gè)新創(chuàng)建對象”kvill”的應(yīng)用;明白了這些也就知道為何得出此結(jié)果了。
示例3：
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String a = "a1";String b = "a" + 1;System.out.println((a == b)); //result = true String a = "atrue";String b = "a" + "true";System.out.println((a == b)); //result = true String a = "a3.4";String b = "a" + 3.4;System.out.println((a == b)); //result = true |
分析：JVM對于字符串常量的"+"號連接，將程序編譯期，JVM就將常量字符串的"+"連接優(yōu)化為連接后的值，拿"a" + 1來說，經(jīng)編譯器優(yōu)化后在class中就已經(jīng)是a1。在編譯期其字符串常量的值就確定下來，故上面程序最終的結(jié)果都為true。
示例4：
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String a = "ab";String bb = "b";String b = "a" + bb;System.out.println((a == b)); //result = false |
分析：JVM對于字符串引用，由于在字符串的"+"連接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序編譯期是無法確定的，即"a" + bb無法被編譯器優(yōu)化，只有在程序運(yùn)行期來動態(tài)分配并將連接后的新地址賦給b。所以上面程序的結(jié)果也就為false。
示例5：
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String a = "ab";final String bb = "b";String b = "a" + bb;System.out.println((a == b)); //result = true |
分析：和[4]中唯一不同的是bb字符串加了final修飾，對于final修飾的變量，它在編譯時(shí)被解析為常量值的一個(gè)本地拷貝存儲到自己的常量 池中或嵌入到它的字節(jié)碼流中。所以此時(shí)的"a" + bb和"a" + "b"效果是一樣的。故上面程序的結(jié)果為true。
示例6：
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String a = "ab";final String bb = getBB();String b = "a" + bb;System.out.println((a == b)); //result = falseprivate static String getBB() { return "b"; } |
分析：JVM對于字符串引用bb，它的值在編譯期無法確定，只有在程序運(yùn)行期調(diào)用方法后，將方法的返回值和"a"來動態(tài)連接并分配地址為b，故上面 程序的結(jié)果為false。
關(guān)于String是不可變的
通過上面例子可以得出得知：
String s = "a" + "b" + "c";
就等價(jià)于String s = "abc";
String a = "a";
String b = "b";
String c = "c";
String s = a + b + c;
這個(gè)就不一樣了，最終結(jié)果等于：
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StringBuffer temp = new StringBuffer();temp.append(a).append(b).append(c);String s = temp.toString(); |
由上面的分析結(jié)果，可就不難推斷出String 采用連接運(yùn)算符（+）效率低下原因分析，形如這樣的代碼：
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public class Test { public static void main(String args[]) { String s = null; for(int i = 0; i < 100; i++) { s += "a"; } }} |
每做一次 + 就產(chǎn)生個(gè)StringBuilder對象，然后append后就扔掉。下次循環(huán)再到達(dá)時(shí)重新產(chǎn)生個(gè)StringBuilder對象，然后 append 字符串，如此循環(huán)直至結(jié)束。如果我們直接采用 StringBuilder 對象進(jìn)行 append 的話，我們可以節(jié)省 N - 1 次創(chuàng)建和銷毀對象的時(shí)間。所以對于在循環(huán)中要進(jìn)行字符串連接的應(yīng)用，一般都是用StringBuffer或StringBulider對象來進(jìn)行 append操作。
由于String類的immutable性質(zhì),這一說又要說很多，大家只 要知道String的實(shí)例一旦生成就不會再改變了，比如說：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4個(gè)字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在內(nèi)存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在內(nèi)存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把這個(gè)字符串的地址賦給了str,就是因?yàn)镾tring的”不可變”產(chǎn)生了很多臨時(shí)變量，這也就是為什么建議用StringBuffer的原 因了，因?yàn)镾tringBuffer是可改變的。
String中的final用法和理解
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final StringBuffer a = new StringBuffer("111");final StringBuffer b = new StringBuffer("222");a=b;//此句編譯不通過final StringBuffer a = new StringBuffer("111");a.append("222");// 編譯通過 |
可見，final只對引用的"值"(即內(nèi)存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那個(gè)對象，改變它的指向會導(dǎo)致編譯期錯(cuò)誤。至于它所指向的對象 的變化，final是不負(fù)責(zé)的。
總結(jié)
棧中用來存放一些原始數(shù)據(jù)類型的局部變量數(shù)據(jù)和對象的引用(String,數(shù)組.對象等等)但不存放對象內(nèi)容
堆中存放使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建的對象.
字符串是一個(gè)特殊包裝類,其引用是存放在棧里的,而對象內(nèi)容必須根據(jù)創(chuàng)建方式不同定(常量池和堆).有的是編譯期就已經(jīng)創(chuàng)建好，存放在字符串常 量池中，而有的是運(yùn)行時(shí)才被創(chuàng)建.使用new關(guān)鍵字，存放在堆中。
以上這篇淺談java+內(nèi)存分配及變量存儲位置的區(qū)別就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持服務(wù)器之家。
