java 内存优化整理,从JVM内存管理的角度谈JAVA类的静态方法和静态属性

JVM的内存分为两部分：stack和heap ：

stack（栈） 是JVM的内存指令区。stack管理很简单，push一定长度字节的数据或者指令，stack指针压栈相应的字节位移；pop一定字节长度数据或者指令，stack指针弹栈。stack的速度很快，管理很简单，并且每次操作的数据或者指令字节长度是已知的。所以Java 基本数据类型，Java 指令代码，常量都保存在stack中。

heap （堆） 是JVM的内存数据区。hea p 的管理很复杂，每次分配不定长的内存 空间，专门用来保存对象的实例。在heap 中分配一定的内存来保存对象实例，实际上也只是保存对象实例的属性值，属性的类型和对象本身的类型标记等，并不保存对象的方法（方法是指令，保存在stack中）,在heap 中分配一定的内存保存对象实例和对象的序列化比较类似。而对象实例在heap 中分配好以后，需要在stack中保存一个4字节的heap 内存地址，用来定位该对象实例在heap 中的位置，便于找到该对象实例。

由于stack的内存管理是顺序分配的，而且定长，不存在内存回收问题；而heap 则是随机分 配内存，不定长度，存在内存分配和回收的问题；因此在JVM中另有一个GC进程，定期扫描heap ，它根据stack中保存的4字节对象地址扫描heap ，定位heap 中这些对象，进行一些优化（例如合并空闲内存块什么的 ），并且假设heap 中没有扫描到的区域都是空闲的，统统refresh（实际上是把stack中丢失了对象地址的无用对象清除了），这就是垃圾收集的过程。

我们首先要搞清楚的是什么是数据，什么是指令？然后要搞清楚对象的方法和对象的属性分别保存在哪里？

为了便于描述，我简单的统称：
1）方法本身是指令的操作码部分，保存在stack中；
2）方法内部变量作为指令的操作数 部分，跟在指令的操作码之后，保存在stack中（实际上是简单类型保存在stack中，对象类型在stack中保存地址，在heap 中保存值）；
上述的指令操作码和指令操作数构成了完整的Java 指令。
3）对象实例包括其属性值作为数据，保存在 数据区heap 中。
非静态的对象属性作为对象实例的一部分保存在heap 中，而对象实例必须通过stack中保存的 地址指针才能访问到。因此能否访问到对象实例以及它的非静态属性值完全取决于能否获得对象 实例在stack中的地址指针。

先分析一下非静态方法和静态方法的区别：
非静态方法有一个和静态方法很重大的不同：非静态方法有一个隐含的传入参数，该参数是JVM给它的，和我们怎么写代码无关，这个 隐含的参数就是对象实例在stack中的地址指针 。因此非静态方法（在stack中的指令代 码）总是可以找到自己的专用数 据（在heap 中的对象属 性值）。当然非静态方法也必须获得该隐含参数，因此非静态方法在调用 前，必须先new一个对象实 例，获得stack中的地址指针，否则JVM将无法将隐含参数传给非静态方法。

而静态方法无此隐含参数，因此也不需要new对 象，只要class文件被ClassLoader load 进入JVM的stack，该静态方法即可被调用。 当然此时静态方法是存取不到heap 中的对象属性的。

总结一下该过程：当一个class文件被ClassLoader load进 入JVM后，方法指令保存在stack中，此时heap 区没有数据。然后程序技术器开始执行指令，如果是静态方法，直接依次执行指令代码，当然此时指令代码是不能访问heap 数据区的；如果是非静态方法，由于隐含参数没有值，会报错。因此在非静态方法执行前，要先new对象，在heap 中分配数据，并把stack中的地址指针交给非 静态方法，这样程序技术器依次执行指令，而指令代码此时能够访问到heap 数据区了。

再说一下静态属性和动态属性：
前面提到对象实例以及动态属性都是保存在heap 中的，而heap 必须通过stack中的地址指针才 能够被指令（类的方法）访问到。因此可以推断出：静态属性是保存在stack中 的（基本类型保存在stack中 ，对象类型地址保存在stack，值保存在heap 中），而不同于动态属性保存在heap 中。正因为都是在stack中，而stack中指令和数据都是定长的，因此很容易算出偏移量，也因此不管什么指令（类的方法），都可以访问到类的静态属性。也正因为静态属性 被保存在stack中，所以具有了全局属性。
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整理总结，欢迎拍砖：

1、class 没有 load 进 JVM 前，所有的 fields ,methods 均不在内存中

2、class 被 load 进 JVM 后

　a. 对于方法

　　不论是 static 或 非 static 的，都一样的，总是跟 class 本身在一起的（即存放在内存中），永远不会被回收，除非 JVM 退出。他们的区别是，静态的方法不需要实例即可使用，而非静态的方法需要实例调用。

        那么，除了安全的考虑外，以于使用者来说，调用 static 方法更方便，但并不会对内存造成额外的开销。

     b. 对于属性

　　静态属性是跟 class 相关的，所以总是当 class 被 load 进 JVM 时即存在于内存中，并不会被垃圾回收（所以，相比于实例属性，对于内存来说是有多余的开销的）。

　　静态属性被回收的唯一情况是类本身被回收，这种情况的发生只有当某个应用单独使用了一种复杂的类装载器的时候才可能出现。

　　实例属性是跟实例相关的，故只有类实例化后，才会放入内存，当实例被回收后，实例属性自然也不存在了。

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3、静态属性保存在stack指令内 存区，动态属性保存在heap 数据内存区。

进行内存优化其实就是时间换空间或空间换时间，如何界定取决你的需求。