一、java内存模型
JVM主要管理两种类型内存:堆和非堆,堆内存(Heap Memory)是在 Java 虚拟机启动时创建,非堆内存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的内存。
简单来说,非堆包含方法区、JVM内部处理或优化所需的内(如 JITCompiler,Just-in-time Compiler,即时编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常量池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码。
二、Java中六种不同的存储位置:
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。
------最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制.
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。
------存放基本类型的变量数据和对象,数组的引用,但对象本身不存放在栈中,而是存放在堆(new出来的对象)或者常量池中(字符串常量对象存放在常量池中)
3. 堆(heap)。一种通用性的内存池(也存在于RAM中),用于存放所以的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数据需要更多的时间。
------存放所有new出来的对象。
4. 静态存储(staticstorage)。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。
------存放静态成员(static定义的)
5. 常量存储(constantstorage)。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
------存放字符串常量和基本类型常量(public static final)
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。
总结:
硬盘等永久存储空间 就速度来说,有如下关系:
寄存器 >堆栈 > 堆 > 其它
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,栈中数据可以共享 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。
三、Java中的数据类型
一种是基本类型(primitive types),共有8种,即int,short, long, byte, float, double, boolean, char(注意,并没有string的基本类型)。
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。
栈中的数据可以共享:假设我们同时定义 int a = 3; intb = 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。
举例如下: Java代码
public class Test {
public static void main(String[] args)
{
int a1=1;
int b1=1;
int c1=2;
int d1=a1+b1;
Integerc = 3;
Integer d = 3;
Integer e = 321;
Integer f = 321;
Long g = 3L;
System.out.println(a1==b1); //true 结果1
System.out.println(c1==d1); //true 结果2
System.out.println(c==d); //true 结果3
System.out.println(e==f); //false 结果4
}
}
分析:
结果1:a1==b1如上面所述,会在栈中开辟存储空间存放数据。
结果2:首先它会在栈中创建一个变量为c1的引用,然后查找有没有字面值为2的地址,没找到,就开辟一个存放2这个字面值的地址,然后将c1指向2的地址,d1为两个字面值相加也为2,由于在栈中已经有2这个字面值,便将d1直接指向2的地址。这样,就出现了c1与d1同时均指向2的地址的情况。
在分析下面结果以前让我们先对Java自动拆箱和装箱做个了结:在自动装箱时,把int变成Integer的时候,是有规则的,当你的int的值在-128-IntegerCache.high(127)时,返回的不是一个新new出来的Integer对象,而是一个已经缓存在堆中的Integer对象,(我们可以这样理解,系统已经把-128到127之间的Integer缓存到一个Integer数组中去了,如果你要把一个int变成一个Integer对象,首先去缓存中找,找到的话直接返回引用给你就行了,不必再新new一个),如果不在-128-IntegerCache.high(127)时会返回一个新new出来的Integer对象。
结果3:由于3是在范围内所以是从缓存中取数据的,c和d指向同一个对象,结果为true;
结果4:由于321不是在范围内所以不是从缓存中取数据的而是单独有new对象,e和f并没有指向同一个对象,结果为false;
三、String是一个特殊的包装类数据。
一,String即可以用String str = new String("abc");的形式来创建,也可以用String str ="abc";的形式来创建。
String str = "abc"创建对象的过程
1 首先在常量池中查找是否存在内容为"abc"字符串对象
2 如果不存在则在常量池中创建"abc",并让str引用该对象
3 如果存在则直接让str引用该对象
注意:常量池属于类信息的一部分,而类信息反映到JVM内存模型中是对应存在于JVM内存模型的方法区,也就是说这个类信息中的常量池概念是存在于在方法区中。一般这种情况下,"abc"在编译时就被写入字节码中,所以class被加载时,JVM就为"abc"在常量池中分配内存,所以和静态区差不多。
Stringstr = new String("abc")创建实例的过程
1首先执行new操作,在堆中创建一个指定的对象"abc",JVM给新对象分配一个空间,并通过构造函数初始化新对象,并让str引用指向该对象
2在字符串常量池中查看,是否存在内容为"abc"字符串对象
3 若存在,则将new出来的字符串对象与字符串常量池中的对象联系起来
4 若不存在,则在字符串常量池中创建一个内容为"abc"的字符串对象,并将堆中的对象与之联系起来
二,详细例子:
public static void main(String[] args) {
/**
* 情景一:字符串池
* 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。
* 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。
*/
String s1 = "abc";
//↑ 在字符串池创建了一个对象
String s2 = "abc";
//↑ 字符串常量池中已经存在对象“abc”(共享),所以创建0个对象,累计创建一个对象
System.out.println("s1== s2 : "+(s1==s2));
//↑ true 指向同一个对象,
System.out.println("s1.equals(s2): " + (s1.equals(s2)));
//↑ true 值相等
/**
* 情景二:关于new String("")
*
*/
String s3 = new String("abc");
//↑ 创建了两个对象,一个存放在字符串池中,一个存在堆区中;
//↑ 还有一个对象引用s3存放在栈中
String s4 = new String("abc");
//↑ 字符串池中已经存在“abc”对象,所以只在堆中创建了一个对象
System.out.println("s3== s4 : "+(s3==s4));
//↑false s3和s4栈区引用的地址不同,堆区对象的地址不同;
System.out.println("s3.equals(s4): "+(s3.equals(s4)));
//↑true s3和s4的值相同
System.out.println("s1== s3 : "+(s1==s3));
//↑false 存放的地区不同,一个常量池中,一个堆区
System.out.println("s1.equals(s3): "+(s1.equals(s3)));
//↑true 值相同
/**
* 情景三:
* 由于常量的值在编译的时候就被确定(优化)了。
* 在这里,"ab"和"cd"都是常量,因此变量str1的值在编译时就可以确定。
* 这行代码编译后的效果等同于: String str1 = "abcd";
*/
String str1 = "ab"+ "cd"; //1个对象
String str2 = "abcd";
System.out.println("str1= str2 : "+ (str1 == str2));
//↑引用的常量池中同一个对象
/**
* 情景四:
* 涉及到str2是变量(不全是常量)的相加,所以会生成新的对象,其内部实
* 现是先new一个StringBuilder,然后 append(str2),append("c");然后让
* str3引用toString()返回的对象
*/
String str1 = "abc";
String str2 = "ab";
String str3 = str2+"c";
System.out.println(str1==str3); // false
String str1 = "abc";
final String str2 = "ab";
String str3 = str2+"c";
System.out.println(str1==str3); // true
/**
* 情景五:
* intern()方法可以返回该字符串在常量池中的对象的引用
* 一个初始为空的字符串池,它由类 String私有地维护。 当调用 intern 方法
* 时,如果池已经包含一个等于此 String对象的字符串(用 equals(Object) 方
* 法确定),则返回池中的字符串。否则,将此 String对象添加到池中,并返回
* 此 String 对象的引用。
*/
String str1 = "abc";
String str2 = newString("abc").intern();
System.out.println(str1==str2); //true
/**情景六:
* 当我们将str1的值改为"bcd"时,JVM发现在常量池中没有存放该值的地址,
* 便开辟了这个地址,并创建了一个新的对象,其字符串的值指向这个地址。
* 事实上String类被设计成为不可改变(immutable)的类。如果你要改变其值,
*可以,但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象,然后将这个对象的
* 地址返回给原来类的引用。这个创建过程虽说是完全自动进行的,但它毕竟
* 占用了更多的时间。在对时间要求比较敏感的环境中,会带有一定的不良影
* 响。
* */
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 = "bcd";
System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc
System.out.println(str1==str2); //false
}
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