Java核心-内存分配原理详解
前言
无意中看到的一篇不错的文章，转载记录一下， Java核心-内存分配原理详解
概述
栈、堆、常量池虽同属java内存分配时操作的区域，但其适应范围和功用却大不相同。java内存分配与管理是java的核心技术之一，一般java在内存分配时会涉及到以下区域：
- 寄存器：程序中无法控制（补充：c里是是可以通过register关键字将数据分配在寄存器上的）
- 栈：存放基本类型的数据和对象的引用，但对象本身不放在栈中，而是放在堆中
- 堆：存放new产生的数据
- 静态域：存放对象中用static定义的静态成员
- 常量池：存放常量
- 非RAM存储：硬盘等永久存储空间
java内存分配中的栈
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
java内存分配的堆
堆内存用来存放由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器来管理
在堆中产生了一个对象或数组后，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。引用变量就相等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者对象起的一个名称
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，不能在使用，但仍然占据内存空间不不放，在随后的一个不确定的时间垃圾回收器收走（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！
常量池
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数据类型和对象型（String及数组）的常量值（final）还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如：
- 类和接口的全限定名
- 字段的名称和描述符
- 方法和名称和描述符
虚拟机必须在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）和其他类型，字段和方法的符号引用
对于String常量，它的值是在常量池中。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表用来存储文件字符串值，注意：该表只存储文字字符串值，不存储符号引用。说到这里，对常量池中的字符串值的存储位置应该有一个比较明了的理解了
在程序执行的时候，常量池会存在Method Area，而不是堆中
堆与栈
Java的堆是一个运行时数据区，类的对象从中分配空间。这些对象通过new，newarry，anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显示的释放。堆是由垃圾回收来负责的，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辑器，因为它是在运行时动态分配内存的，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
栈的优势是，存取速度比堆快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。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。栈中主要存放一些基本类型的变量数据（byte, short, int, long, char, float, double, boolean）和对象句柄（引用）
栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：
int a = 3; int b = 3;
编译器会先处理int a = 3; 首先，它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3.接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3.这样，就出现了a和b同时指向3的情况
这时，如果再令a = 4;那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4;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
要注意：这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的。因为这种情况a的修改并不会影响到b，它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量
String
String是一个特殊的包装类数据，可以用：
String str = new String("abc");
String str = "abc";
两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象，它会存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。而第二种是现在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后通过符号引用去字符串常量池里找有没有“abc”，如果没有，则将“abc”存放进字符串常量池，并将str指向“abc”，如果已经有“abc”则直接令str指向“abc”
比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法;当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论
String str1 = "abc"; String str2 = "abc"; System.out.println(str1 == str2); // true
可以看出str1和str2指向同一个对象
String str3 = new String("abc");
String str4 = new String("abc");
System.out.println(str3 == str4); // false
用new的方式是在堆中生成不同的对象
由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率
- String类不属于8种基本数据类型，String是一个对象。因为对象的默认值是null，所以String的默认值也是null。但它又是一种特殊的对象，有其它对象没有的一些特点
- new String()和new String("")都是申明一个新的空字符串，是空串不是null、
总结
栈中用来存放一些原始数据类型的局部变量数据和对象的引用但不存放对象的内容
堆中存放使用new关键字创建的对象
字符串是一个特殊包装类，其引用是存放在栈里的，而对象内容必须根据创建方式不同决定（常量池和堆）。有的是编译期就已经创建好了，存放在字符串常量池中，而有的是运行时才被创建。使用new关键字，存放在堆中