JAVA基础——深度解析Java内存原型

本文学习内容源自《尚硅谷》 “玩转”Java系列

Java虚拟机内存原型

Java有6个不同的地方可以存储数据

寄存器register：

速度最快，它位于处理器内部

JAVA设置了4个常用的寄存器：

pc程序计数器，记录程序的执行

optop操作数栈顶指针

frame当前执行环境指针

vars指向当前执行环境中第一个局部变量的指针

所有寄存器均为32位。

optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。

栈stack

存放基本类型的数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆中

通常存在于RAM中，但通过它的“堆栈指针”可以从处理器那里获得支持。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。

栈的基本单位是帧（或栈帧）：每当一个 Java 线程运行的时候，Java 虚拟机会为该线程分配一个 Java 栈。该线程在执行某个 Java 方法的时候，向 Java 栈压入一个帧，这个帧用于存储参数、局部变量、操作数、中间运算结果等。当这个方法执行完的时候，帧会从栈中弹出。Java 栈上的所有数据是私有的，其他线程都不能访问该线程的栈数据。在函数中定义的一些基本类型的变量数据和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。当在一段代码块中定义一个变量时，Java 就在栈中为这个变量分配内存空间，当该变量退出该作用域后，Java 会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。

优点

存取速度比堆快，仅次于直接位于CPU中的寄存器

栈数据可以共享

缺点

存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。

堆heap

存放用new产生的数据，一种通用性的内存池（也存在于RAM中）

Java 虚拟机中的堆用来存放由 new 创建的对象和数组。在堆中分配的内存，由 Java 虚拟机的自动垃圾回收机制来管理堆的内存。简单的说和栈相对，堆主要是用来存放 Java 对象的，栈主要是用来存放对象引用的。在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称。

引用变量是普通的变量，定义时在栈中分配，引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数组和对象本身在堆中分配，即使程序运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外，数组和对象本身占据的内存不会被释放，数组和对象在没有引用变量指向它的时候，才变为垃圾，不能再被使用，但仍然占据内存空间不放，在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走（释放掉）。这也是 Java 比较占内存的原因。实际上，栈中的变量指向堆内存中的变量，这就是 Java 中的指针！

优势

可以动态分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，Java的垃圾收集器会自动回收不使用的数据。

劣势

存取速度较栈慢

静态存储static storage

存放在对象中用static定义的静态成员

使用static来标识一个对象的特定元素是静态的，但Java对象本身不会存放在静态存储空间里。

常量池constant storage

存放常量，通常直接存放在程序代码内部，有时在嵌入式系统中，常量本身会和其它部分分割开。

非RAM存储

硬盘等永久存储空间

Java的数据类型

基本类型

共8种，int,short,long,byte,float,double,boolean,char

称为自动变量。自动变量存的是字面值，而不是类的实例，即不是类的引用。如：

int a = 3;

a是一个指向int类型的引用，指向3这个字面值。

基本类型存在于栈中。

栈的共享

如：

int a=3;
int b=3;

编译器先处理int a=3：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；如果没有，就开辟一个存放3的地址，然后把a指向这个地址

接下来编译器处理int b=3：创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有了3这个字面值，便将b直接指向3的地址。

但如果在赋值：int a=4; 此是会再开辟一个地址存放4，所以b的值并不会改变。

包装类

如:Integer，String，Double等，这些类数据全部存在堆中，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。

常量池 constant pool

常量池指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的class文件中的一些数据。除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值（final）外，还包含一些以文本形式出现的符号引用，如：

类和接口的全限定名

字段的名称和描述符

方法的名称和描述符

虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集合，包括直接常量（string,integer等）和其它类型：字段和方法的符号引用。

对于String常量，它的值是在常量池中的。

而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的，对于String类型，有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值，注意：该表只存储文字字符串值，不存储符号引用。

对常量池中的字符串值的存储位置的理解：在程序执行的时候，常量池会储存在Method Area，而不是堆中。