java内存中的对象
痴情研究java内存中的对象
博客分类： java底层 痴情研究java内存中的对象
前记：
几天前，在浏览网页时偶然的发现一道以前就看过很多遍的面试题，题目是：“请说出‘equals’和‘==’的区别”，当时我觉得我还是挺懂的，在心里答 了一点（比如我们都知道的：‘==’比较两个引用是否指向同一个对象，‘equals’比较两个对象的内容），可是总觉得心里有点虚虚的，因为这句话好像 太概括了，我也无法更深入地说出一些。于是看了几篇别人的技术博客，看完后我心里自信地说，我是真的懂了；后来根据我当时的理解，就在eclipse中敲 了些代码验证一下，发现有些运行的结果和我预期的又不一样，怎么找原因都找不到，呵呵~，这时就感觉太伤自尊了，于是我觉得我真的还是不懂得，又去上网查 找答案，呵呵，这个问题花了我整整三天的时间，现在想把我的一些总结写下来，以达到检测自己的目的，也欢迎大家浏览、批评、指正。
注：本文不仅研究类类型的对象，还研究基本数据类型
线索：
我想采用实例代码驱动的方式来一步步地分析，这也符合我们探知新事物的过程。
一、基本数据类型的内存分配
代码1：
- int p1= 1000 ;
- static int p2= 1000 ;
- public void myTest(){
- System.err.println("****************Integer*********************" );
- int i1= 1000 ;
- int i2= 1000 ;
- Integer i3=1000 ;
- Integer i4=1000 ;
- Integer i5=100 ;
- Integer i6=100 ;
- Integer i7=new Integer( 1000 );
- Integer i8=new Integer( 1000 );
- System.err.println(i1==p1); //true(输出结果) 1（编号，便于分析）
- System.err.println(i1==p2); //true 2
- System.err.println(i1==i2); //true 3
- System.err.println(i3==i4); //false 4
- System.err.println(i5==i6); //true 5
- System.err.println(i7==i8); //false 6
- System.err.println(i1==i3); //true 7
- System.err.println(i1==i7); //true 8
- System.err.println(i3==i7); //false 9
- System.err.println("****************Integer*********************" );
- }
看到上面的输出结果，如果你还是有些不能理解的，那就耐心地接着看我的分析吧。
分析：
编号1：在java编译时期，当编译到“int p1=1000; ”时会创建常量1000，放入常量池，其实后面的p2,i1,i2都是指向这个1000，这样可以提高java的性能，所以编号1、编号2、编号3的输出 结果都是true.其实char,float,double等基本数据类型都是这样的。
编号2、编号3：同编号1
编号4：这是java中的自动装箱机制，将基本数据类型int自动转为 类类型Integer,这是jdk1.5以上才有的功能，jdk1.5以下编译时会报错。自动装箱时java底层会调用 Integer.valueOf(int i)方法自动装箱，下面我们来看看Integer.valueOf(int i)的源码吧：
- /**
- * @param i an
intvalue. - * @return a Integer instance representing i.
- * @since 1.5
- */
- public static Integer valueOf( int i) {
- if (i >= - 128 && i <= IntegerCache.high)
- return IntegerCache.cache[i + 128 ];
- else
- return new Integer(i);
- }
注：分析源码我们知道IntegerCache.high其实就是127，在IntergerCache的静态块中定义的。
源码的意思是当i的值在-128—127之间时会返回 IntegerCache.cache[]中的对象，其他的新建一个Integer对象。其实Integer类是这样实现的：考虑到-128—127之间 的对象经常使用，就在Integer创建时将值在-128—127之间的对象先创建好，放在池中，以后要使用时，这些对象就不用重新创建了，目的在于提高 性能。其实这种机制在Character中也用到了，Character是创建ASCII在0—127之间的对象。补充说明：Integer创建的对象引 用在栈中，对象的内容在堆区，栈中的值是堆中对象的地址。Character、Long、Short等包装类都是这样的。所以编号4的输出结果是 false,因为值大于127，java新创建了一个对象。
编号5：因为值在-128—127之间，所以两个引用指向的是堆区的同一个对象。
编号6：当使用new创建对象时，都会新创建一个对象，即在栈中创建一个引用，在堆中创建该对象，引用指向对象。
编号7：这种情况有些人可能会不太清楚，其实这是java的自动拆箱机制，当 int和Integer发生操作时，Integer类型对象会自动拆箱成int值，这时比较的是两个int值，而我们前面分析了，int值都会指向常量池 中的数据，所以，两者指向的是同一块空间。结果编号7输出true
编号8：同编号7，也是Integer的自动拆箱。
编号9：我想，分析了这么多，编号9不用我说，你也应该懂了，呵呵，这里就不赘述了哦~
分析了这么多，终于第一块代码分析完了。
二、String类型的内存分配
大家都知道String类型是类类型，不过String类型是一个特殊的类类型，那它特殊在哪呢？
代码2：
- System.err.println( "****************string*********************" );
- String s1="abc" ;
- String s2="abc" ;
- String s3=new String( "abc" );
- String s4=new String( "abc" );
- System.err.println(s1==s2);//true （输出结果） 1（编号）
- System.err.println(s3==s4);//false 2
- System.err.println(s1==s3);//false 3
- String a = "abc" ;
- String b = "ab" ;
- String c = b + "c" ;
- System.err.println(a==c);//false 4
- String s5 = "123" ;
- final String s6= "12" ;
- String s7=s6+"3" ;
- System.err.println(s5 == s7);//true 5
- System.err.println("****************string*********************" );
编号1：String类型是一个很特殊的类型，当我们使用String str=”abc”;这种定义方法时，”abc”会放入常量池中，以后如果再有定义String str2=”abc”时，其实str和str2指向的是常量池中同一个对象。而只有当使用new创建时才会每次都创建一个新的对象。（我觉得这是 String类型和其他类类型的特殊之处）
编号2、编号3：编号1已经分析了。
编号4：执行到 String c = b + "c"; 这一句时，java底层会先创建一个StringBuilder对象，封装b,接着再加上“c”，最后再创建一个String对象，将 StringBuilder中的值赋给该String对象，用c来指向它。.其实此时的c指向的对象已经不是a指向的对象了。
编号5：当用final修饰后，s6就变为了常量，在常量池中创建“12”，当执行到String s7=s6+"3";时，编译器直接就把s6当成了“12”，s7此时就已是“123”，它指向常量池中的“123”，所以s5和s7指向的是同一个对象，输出为true。
三、StringBuilder,StringBuffer,String的对比
(一)String
String类型的值是不可变的，听到这句话后可能你会有疑问，我们的String对象可以重新赋值呀，这里有两种情况，情况一：String str=”abc”; , 情况二：String str=new String(“abc”);采用情况一重新赋值时，java会先看常量池中有没有“abc”，如果有则直接指向它，如果没有，在编译时就创建一个常量放 入常量池中；对于情况二：str则重新指向一个先创建的对象，该新对象在堆中。下面提出问题：为什么String是不可变的呢？我们来看看String的 源码：
- public final class String
- implements java.io.Serializable, Comparable
, CharSequence - {
- /** The value is used for character storage. */
- private final char value[];
- /** The offset is the first index of the storage that is used. */
- private final int offset;
- /** The count is the number of characters in the String. */
- private final int count;
- //••••••••••••••••••••
我们看到String类型是用一个用final修饰的char数组来存储字符串 的，所以String类型是不可变的，（其实Short，Character，Long等包装类型也是这样实现的），根据上面对String类型的分析， 如果要改变String的值，就要重新创建一个对象，这无疑性能会很差。为了优化String，sun公司添加了StringBuffer，在 jdk1.5之后又添加了StringBuilder。
（二）下面我们来分析一下StringBuffer
StringBuffer作为字符串缓冲类，当进行字符串拼接时，不会重新创建一个StringBuffer对象，而是直接在原有值后面添加，因为 StringBuffer类继承了AbstractStringBuffer类，分析后者的源码后，我们发现存储字符串的char[]没有被final修 饰。至于StringBuffer类是怎样扩充自己的长度的，我们可以参考它的append（）方法，这里不再赘述。不过一定要提出的 是：StringBuffer是线程安全的，它的方法体是被synchronized修饰了的。
（三）StringBuilder有是怎么样的呢？
StringBuilder基本实现了StringBuffer的功能，最大的不同之处在于StringBuilder不是线程安全的。
（四）String、StringBuffer、StringBuilder的性能比较
代码三：
- StringBuffer b = new StringBuffer( "abc" );
- long t3 = System.currentTimeMillis();
- for ( int i = 0 ; i < 1000000 ; i++) {
- b = b.append("def" );
- }
- long t4 = System.currentTimeMillis();
- System.out.println("1000000次拼接，StringBuffer所花时间为:" + (t4 - t3));
- System.out.println("*************************************" );
- StringBuilder c = new StringBuilder( "abc" );
- long t5 = System.currentTimeMillis();
- for ( int i = 0 ; i < 1000000 ; i++) {
- c = c.append("def" );
- }
- long t6 = System.currentTimeMillis();
- System.out.println("1000000次拼接，StringBuilder所花时间为:" + (t6 - t5));
- System.out.println("*************************************" );
- String S1 = "abc" ;
- long t1 = System.currentTimeMillis();
- for ( int i = 0 ; i < 10000 ; i++) {
- S1 += "def" ;
- }
- long t2 = System.currentTimeMillis();
- System.out.println("10000次拼接，String所花时间为:" + (t2 - t1));
实验结果为：
- 1000000 次拼接，StringBuffer所花时间为: 203
- *************************************
- 1000000 次拼接，StringBuilder所花时间为: 79
- *************************************
- 10000 次拼接，String所花时间为: 640
显然，StringBuilder的性能最好，String的性能最差，而且差 很多；不过StringBuffer的线程安全性很好，性能也比较接近StringBuilder,所以我推荐的选择使用顺序 为：StringBuffer>StringBuilder>String;
四、java传参
下面我们我看一段代码，不过有点长，请大家有点耐心哦~
代码四：
- public class VariableTest {
- public static void main(String[] args) {
- VariableTest t = new VariableTest();
- t.test();
- }
- class Point {
- int x;
- String y;
- StringBuffer sb;
- public Point( int x, String y, StringBuffer sb) {
- this .x = x;
- this .y = y;
- this .sb = sb;
- }
- }
- public void test() {
- int i = 1 ;
- String str = "abc" ;
- StringBuffer bs = new StringBuffer( "abc" );
- Point p = new Point( 1 , "2" , new StringBuffer( "abc" ));
- System.out.println("***********函数调用之前****************" );
- System.out.println("i为：" + i);
- System.out.println("str为：" + str);
- System.out.println("bs为：" + bs);
- System.out.println("p的x为：" + p.x + " p的y为：" + p.y
- + " p的sb为：" + p.sb);
- change(i, str, bs, p);
- System.out.println("***********函数调用之后****************" );
- System.out.println("i为：" + i);
- System.out.println("str为：" + str);
- System.out.println("bs为：" + bs);
- System.out.println("p的x为：" + p.x + " p的y为：" + p.y
- + " p的sb为：" + p.sb);
- }
- public void change( int p1, String p2, StringBuffer p3, Point p4) {
- p1 = 2 ;
- p2 = "I have changed!" ;
- p3 = p3.append(" I have changed!" );
- p4.x = 5 ;
- p4.y = "I have changed!" ;
- p4.sb = p4.sb.append(" I have changed!" );
- }
- }
输出结果为：
- ***********函数调用之前****************
- i为：1
- str为：abc
- bs为：abc
- p的x为：1 p的y为： 2 p的sb为：abc
- ***********函数调用之后****************
- i为：1
- str为：abc
- bs为：abc I have changed!
- p的x为：5 p的y为：I have changed! p的sb为：abc I have changed!
分析：
这个例子我举得有点大，不过我觉得如果把我举得这个例子的参数传递完全搞懂了，你对java的参数传递过程就比较了解了。
不过在分析之前，我想给大家java传参的一个思想：java只有值传递，没有 引用传递，也没有指针传递。对于基本数据类型，java是直接传值，其实就是将形参指向常量池中的那个值；对于类类型（比如 String，StringBuffer，自定义类类型等）是传引用（在栈中）的值，也就是堆中对应对象的地址。这个在我认为也是值传递。
下面我们开始分析test（）方法
1、首先定义了int类型变量，int类型变量传入change（）方法是简单的值传递，这个大家都知道，所以就不说了；
2、下面是String类型的变量，大家可能会想，String类型是类类型啊，当调用change方法后test方法中也应该会发生变化呀，呵呵，其实 这时你忘了String类型是不可变的，因为它存储数据的char[]是用final修饰过的。当change方法中改变了p2的值后，其实p2指向的已 经是另一块内存空间了。
3、下面是StringBuffer类型，之前已说类类型传递变量的地址，所以bs和p3指向的是同一块内存空间，当p3重新赋值时，bs也会跟着变得。
4、下面是自定义的类类型，我不想再用文字述说了，就用一个图来表示吧，我相信你现在可以自己分析了。
五、java对象的克隆机制（以上概念的应用）
概念引入：
我相信大家都听过java中的“克隆”这个名词，在Object类中有一个本地化clone（）方法就是用来克隆对象的，其实我们自己也可以用new来克隆对象，但这样的效率会比较低。
概念名词：
浅度克隆：要克隆对象的属性如果是类类型变量，只在栈中创建一个该属性的新引用，指向源属性对象；如果是基本数据类型，还是常量池的运用，我相信你懂得。
深度克隆：对于类类型的属性，在栈中和堆中都重新开辟空间，创建一个全新的属性对象。基本数据类型和浅度克隆一样。
其实Object中的clone（）方法就是一种浅度克隆，不过当我们重写该方法时一定要实现Cloneable接口，否则会报异常，代码验证如下：
代码五：
- public class CloneTest {
- public static void main(String[] args) {
- // TODO Auto-generated method stub
- Point p1 = new CloneTest(). new Point( 1 , "abc" , new StringBuffer( "def" )); //源对象
- Point p2=p1.clone(); //克隆对象
- System.out.println("*************源对象的值如下****************" );
- System.out.println(p1.x);
- System.out.println(p1.y);
- System.out.println(p1.sb);
- System.out.println("************修改克隆对象的值*****************" );
- p2.x=2 ;
- p2.y="ddddddd" ;
- p2.sb=p2.sb.append("dfsfdsfsd" );
- System.out.println("************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************" );
- System.out.println(p1.x);
- System.out.println(p1.y);
- System.out.println(p1.sb);
- }
- /**
- * 内部类，用于克隆实验
- */
- class Point implements Cloneable{
- int x;
- String y;
- StringBuffer sb;
- //构造方法
- public Point( int x, String y, StringBuffer sb) {
- this .x = x;
- this .y = y;
- this .sb = sb;
- }
- /**
- * 重写Object类的clone方法，不过默认情况下只能浅克隆，不过我们可以给类类型的变量
- * 重新new一块空间实现深度克隆，String类型就不用了哦~ ，呵呵，如果你现在还不知道
- * 为什么，那就把博客再看一遍吧，我充分相信你会懂得，这里我不想再赘述了，总之要知道，String
- * 类型和其他的类类型总是有一些区别，看到现在我希望你可以总结出一些
- */
- public Point clone(){
- Point o=null ;
- try {
- o = (Point)super .clone();
- //o.sb=new StringBuffer(); //实现深度克隆
- } catch (CloneNotSupportedException e) {
- // TODO Auto-generated catch block
- e.printStackTrace();
- } return o;
- }
- }
- }
这时的运行结果如下，很显然是浅克隆。
- *************源对象的值如下****************
- 1
- abc
- def
- ************修改克隆对象的值*****************
- ************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************
- 1
- abc
- defdfsfdsfsd
当我们把clone（）方法中的注释语句“//o.sb=new StringBuffer(); ”启用后，这就是深度克隆了哦，运行结果如下：
- *************源对象的值如下****************
- 1
- abc
- def
- ************修改克隆对象的值*****************
- ************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************
- 1
- abc
- def
上面实现深度克隆的方法是基于Object的clone（）方法的，其实我们也 可以采用序列化的方式来实现深度克隆的，这样就不用重写clone（）方法了，我们给Point类添加一个deepClone方法,不过一定要让 Point类实现Serializeble接口哦~，deepClone方法如下：
- /**
- * 采用序列化的方式实现深度克隆
- */
- public Point deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
- //将对象写入流中
- ByteArrayOutputStream bs= new ByteArrayOutputStream();
- ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(bs);
- os.writeObject(this );
- //从流中读取对象
- ByteArrayInputStream is= new ByteArrayInputStream(bs.toByteArray());
- ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(is);
- return (Point) ois.readObject();
- }
呵呵，通过这些实验，我想你对java的克隆机制还是比较了解了，具体的分析我也没有必要再说了。就到此为止吧•••
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评论
void change(Point p) {
p = new Point();
}
void test() {
Point p = null;
change(p);
sysout(p);//p is null
}
具体来说 就这形参中的P和test方法里的p不是同一个 当chang方法退出的时候。栈帧退出，所以chanag方法的一切都消失 ，但是，test方法里的p还是存在的，由此，更是证明，java是按值传递
void change(Point p) {
p = new Point();
}
void test() {
Point p = null;
change(p);
sysout(p);//p is null
}
分析得这么仔细，还真是痴情额