Java 内存学习

开始接触性能优化了，测试时遇到涉及内存问题。。。特此作这篇关于java内存机制的学习笔记。

说明：

1.本篇为收集别人资料，然后根据自己的理解总结的，仅供参考，有谬误的请务必不吝指正。

2.本篇不适合色盲或色弱者。。。

 

变量

在Java中，只要声明一个变量，内存中就会分配出一块区域给该变量，形如：

int a; boolean b;之类，此时内存中如下图：

不同的数据类型所占用的内存大小不一样；

在java中，变量有值了才可以被读取使用。对于局部变量，声明后什么值也没有，内存中空空如是，如上图的a，b，如果此时去读取使用变量，编译时抛might not have been initialized异常；对于成员变量，JVM会自动赋予变量初始值，形如 int a; boolean b;之类，若为成员变量，则内存中如下：

把值填在变量所使用的内存区域中。

 对象
 因为一个对象当中可以包含许多属性的数据，这些属性可能是基本数据类型，可能是类的对象，所以内存的使用方式与变量的不一样。

声明一个Object类，Object obj;，完了，就像一般的变量一样，内存中会分配一块区域给变量obj，若为成员变量，会被赋值为null。

然后当实例化一个对象：new Object();，完了，产生一个实例，内存会专门为这个实例分配一块区域，内存中如下：

 该区域又会被分给其他的属性变量使用，到这里，还没有吧obj变量代表的引用与产生的对象的实例关联在一起，这两者目前是分开的，内存中情况如下：

 需要让两者产生关联，必须要将对象的实例指定给对象的引用，形如：Object obj = new Object();后，内存如下：

 每个对象的引用占用4个字节的内存空间。

 

到这里，有必要说说栈空间与堆空间，在方法体中声明的变量都保存在栈中，当方法体执行完毕，系统会自动回收栈中的数据。在堆空间里保存的是对象的实例，在为对象实例划分出的大一块内存区域里保存了对象的属性值，属性类型和对象本身的一些类型标记等，但不包括方法（因为方法是指令）以及方法内声明的属性变量，即成员变量与局部变量在内存中的保存区不一样。

 

 

 针对栈与堆，现举一例说明Java大概的内存机制，

有一个类：

 

public class Human {

	public String color;
	public int height;
	public int weight;
	
	public Human(String color, int height, int weight) {
		this.color = color;
		this.height = height;
		this.weight = weight;
	}
	
	public void eat(String food) {
		int count = 3;
		System.out.println("eat " + count + " food");
	}
}

 然后main方法里这样：

 

public static void main(String[] args) {
		Human human = new Human("yellow", 0.3, 3.5);
		
		human.eat("nai");
	}

 

 看图分析（栈内虚线为方法帧，实线为变量内存区域；实线箭头为指向，虚线为赋值给）：

   1.从main方法开始，因为一切方法都是指令，所以只能在栈中存储表示，这里说点关于OS方面的，计算机内存的分配是以进程为单位的，每个进程得到的内存一般以两种形式使用——stack（栈）和heap（堆），一个栈对应一条线程（Thread），一个进程至少需要一条线程，即至少有一个栈；所以已知main是由JVM调用的，属于主线程，所以在这里的例子中，内存的只分配了一个栈空间，遇到main方法，在栈空间中为main预备了区域（蓝色）。

 

  2.进入main方法，遇到一个Human（token），JVM发现这是一个类，于是就把这个类加载到堆空间里的代码区（code area），存放着该类的代码（草绿）。

 

  3.遇到变量human，其数据类型为Human，即创建一个引用变量，在栈空间的main（蓝色）区域中划分一块区域给human（暗红），此时human块的值为空（不是null），还没有任何引用地址的值。

 

  4.遇到new Human("yellow", 0.3, 3.5); 构造方法不同于一般方法，遇到构造方法，JVM会做这些事：首先在堆空间划分一块区域，表示生产一个实例对象（绿色），然后给该实例分配两个引用——this，代码指针，前者this我们熟悉，是一个本对象实例自身的引用地址，后者则是根据构造方法指定的数据类型所对应的类代码的引用地址，接着，根据代码指针对应的代码，为成员变量划分区域，并分配默认值（绿色）。接着Human构造方法中的方法体被调用（浅蓝），同时为参数在栈空间中划分区域并将其赋值给实例对象中的变量（浅蓝）。最后执行赋值操作，将human实例对象的引用地址赋给变量human（红色）。

 

  5.调用human的eat方法，预备一块区域（紫色），为局部变量count划分区域，赋值为3，接着调用syso（这个鄙人不会画了。。。）。

  6.main方法体执行完毕，系统回收栈中main区域的内存空间。于是堆中的human实例对象就没有引用指向它了，等着被JVM的GC回收。

注意：1.当类通过class loader载入code area中，在JVM主线程结束之前只会在内存中保存一份，而实例对象在内存中能有多份。

           2.这里的图没有考虑静态变量与方法的情况，有兴趣的请找相关资料，日后有时间会在此篇笔记补上。