编程易筋经：内存解析之实例讲解
一、引言
作为一名优秀的编程人员我们不能会敲代码，我们还必须要懂得那些代码在计算机中是如何一步步执行的。只有这样我们才能写出经久不衰，经得起考验，更优秀的代码，开发出更好的软件。我们都知道任何代码的执行都是在内存中进行的，其实也就是对内存单元的操作。不论任何语言，对内存的操作都是它们的核心，最根本的东西，所以这是我们学通任何一门语言必须掌握的东西。曾有人对内存解析在编程语言学习中的重要性，做过这样一个比喻：内存解析就好比武功秘籍中的易筋经，只要学会了它，再去学习任何武功，都会变的轻而易举。由此可见内存解析在编程语言中的重要性。下面我们来详细的解析一下。
要想学懂内存解析，我们得先来看看计算机中的内存结构布局。一张图胜过千言万语，我们先来一张图Look，Look。
这是一个Java程序代码在计算机内存中的完整的执行过程。从图中我们可以看到，计算机的内存分为四个区域，分别是堆（heap）区，栈（stack）区，数据区（data segment），代码区（code segment）。具体在Java语言中它们都是用来干嘛的呢？请仔细看这幅图。
二、内存块划分
1. 堆
用来存放new出来的东西，如 new出来的类对象，数组，会放到这里。在堆中产生了一个数组或对象后，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。引用变量就相当于是为数组或对象起的一个别名，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 产生数组或者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被释放。数组和对象在没有引用变量指向它的时候，就会变为垃圾，不能再被使用，但仍然占据内存空间不放，在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走（释放掉）。这也是 Java 比较占内存的原因。
2. 栈
用来存放基本类型的数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆中。比如，存放局部变量，方法的形参，临时的返回值等。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。
3.数据区
用来存放静态变量，常量，字符串等。
4. 代码区
当然用来存放程序代码的了，比如调用对象的方法体时，必须得到这个区域来调用。
分析到这里相信大家，都已经明白了。而对于这张图的程序执行过程相信大家都能看得懂，在这里就不赘述了。下面我们通过举几个具体的实例来详细解析。
三、举例说明
1. 简单变量初始化
public class Test {
public static void main(String []are) {
int a = 5;
double b = 5.0;
String c = "内存分析";
System.out.println(a + b);
System.out.println(c);
}
}
我们来详细的分析一下这个小程序在内存中的执行情况。分析任何程序，我们必须先从Main方法开始分析。详细过程见下图 ：
程序执行内存解析图 ：
解析：（先从Main方法开始分析）
首先main方法在栈中建立一int类型内存单元 a 存放5，再建立一double型的内存单元b存放5.0，再建立一引用型内存单元c，在data segment区建立一字符串对象存放“内存分析”，然后c指向该字符串对象，再然后在栈中建立一临时内存单元来存放a+b的和，最后分别输出到屏幕。mian方法执行完，java的垃圾回收器把内存清理干净。
2. 类的实例化过程
class Point {
double x;
double y;
double z;
public Point(double _x, double _y, double _z) {
x = _x;
y = _y;
z = _z;
}
public void setX(double _x) {
x = _x;
}
public void setY(double _y) {
y = _y;
}
public void setZ(double _z) {
z = _z;
}
public double getDistance(Point p) {
return (p.x-x)*(p.x-x) + (p.y-y)*(p.y-y) + (p.z-z)*(p.z-z);
}
}
public class TestPoint {
public static void main(String []arge) {
Point p = new Point(1.0,2.0,3.0);
Point p1 = new Point(0.0,0.0,0.0);
System.out.println(p.getDistance(p1));
}
}
程序执行内存解析图 ：
解析：（同样先从Main方法开始分析）
1. 在栈中创建一Point类型引用变量 P
2. 在堆中创建一Point类型的对象（创建对象的过程实质是调用类的构造方法的过程）
a. 在栈中分别创建Point构造方法的形参变量_x，_y，_z 并把实参传过来的值放入相应的形参内存单元中。
3. 引用变量P指向该对象。（当main方法执行完毕，p变量的内存单元被释放，指向的对象就会变为垃圾，由Java垃圾回收器回收。）b. 在堆中创建一Point类型对象框架。
c. 初始化对象，把_x，_y，_z 的值分别拷贝到相应的对象成员变量x，y，z 的内存单元中。（构造方法调用完成_x，_y，_z这三个变量的内存 单元被释放。）
创建P1对象同理.......
3. 方法调用
abstract class Person {
private String name;
Person(String name) {
this.name = name;
}
abstract public void sleep();
public String getName() {return name;}
}
class Student extends Person {
private int sid;
Student(String name,int sid) {
super(name);
this.sid = sid;
}
public void sleep() {
System.out.println(this.getName() + " is sleeping");
}
public void study() {
System.out.println(this.getName() + " is studying");
}
public void sing() {
System.out.println(this.getName() + " is singing");
}
}
public class Test {
public static void main(String []are) {
Person p = new Student("小美",123456);
p.sleep();
Student s =(Student)p;
s.sing();
s.study();
}
}
程序执行内存解析图 ：
解析：（同样先从Main方法开始分析）
1. 在栈中创建一Person类型引用变量 P 。
2. 在堆中创建一Student类型的对象（创建对象的过程实质是调用类的构造方法的过程，在这里Student类继承了Person类，经过了2次调用构造方法）
a.在栈中分别创建Student类构造方法的形参变量name，sid并把实参传过来的值放入相应的形参内存单元中。
因为形参name是一个字符串类型，给它赋的值是一字符串常量，和基本类型变量赋值有点不同，不能把“小美”这个字符串常量直接放到name内存单元中。而是把“小美”这个常量放到数据区（datasegment）中，让name变量指向它，即name变量中存放的是”小美”这个字符串常量的地址，这时name就成了"小美"这个字符串常量的引用。
b.在堆中创建一Student类型对象框架。
因为Student类继承了Person类，所以在Student类实例化的对象中包含了一个Person类的对象，如上图所示。
3. 引用变量 P 指向 Student 类对象（实质是指向 Student 类对象中的 Person 对象）。c.初始化对象，首先把形参name指向的"小美"字符串常量的地址拷贝给Student对象的成员变量name（实质是拷贝给Person类对象的成员变量name，即指向"小美"字符串常量，然后把形参sid的值拷贝到Student类对象成员变量sid的内存单元中。（对象初始化完毕，形参name和sid的内存单元被释放）
4. 调用 sleep （）方法。因为变量P是Person类型的引用，所以它能看到的只是Student类对象中的Person类对象部分，其他部分它是看不到的，无权限操作。所以，Student子类所特有的方法sing（）和study（），P变量是无权访问的，必须把P对象向下转型为Student类型，才可以访问sing（）和study（）方法。
因为sleep（）是Person类中的放法，所以P对象可以直接到代码区（Codesegment）中调用sleep（）的方法体执行。（方法的方法体是被存储在代码区的，只有被调用是执行，如上图）
5.
对象转型。
a.先在栈中创建一引用变量S，用来存储p对象转型后的对象地址。b.把P对象由Person类型向下转为Student类型，其实就是扩大p对象的访问权限，使它指向整个Student类型的对象而非只Person类型。
c.让引用变量S指向Student类型对象。
6. 通过S引用变量到堆中找到创建的Student类对象，通过Student类对象再到代码区中找到
sing
（）方法及
study
（）方法顺序执行。