1.
有這樣一種說(shuō)法，如今爭(zhēng)鋒于IT戰(zhàn)場(chǎng)的兩大勢(shì)力，MS一族偏重于底層實(shí)現(xiàn)，Java一族偏重于系統(tǒng)架構(gòu)。說(shuō)法根據(jù)無(wú)從考證，但從兩大勢(shì)力各自的社區(qū)力量和圖書市場(chǎng)已有佳作不難看出，此說(shuō)法不虛，但掌握J(rèn)ava的底層實(shí)現(xiàn)對(duì)Java程序員來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，本文介紹了Java中的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)。
2 內(nèi)存中的堆(stack)與棧(heap)
Java程序運(yùn)行時(shí)有6個(gè)地方可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它們分別是寄存器、棧、堆、靜態(tài)存儲(chǔ)、常量存儲(chǔ)和非RAM存儲(chǔ)，主要是堆與棧的存儲(chǔ)。
【隨機(jī)存儲(chǔ)器 ：Random Access Memory 】
棧與堆都是Java用來(lái)在RAM中存放數(shù)據(jù)的地方。與C++不同，Java自動(dòng)管理?xiàng)：投?，程序員不能直接地設(shè)置?；蚨选?font style="LINE-HEIGHT: 1.3em" color="#0000ff">棧的優(yōu)勢(shì)是，存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器。另外，棧數(shù)據(jù)可以共享。但缺點(diǎn)是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。堆的優(yōu)勢(shì)是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會(huì)自動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點(diǎn)是，由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢。
【 寄存器位于CPU中 】
3 Java中數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)
3.1基本數(shù)據(jù)類型的存儲(chǔ)
Java的基本數(shù)據(jù)類型共有8種，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并沒(méi)有string的基本類型)。這種類型的定義是通過(guò)諸如int a = 3； long b = 255L；的形式來(lái)定義的，稱為自動(dòng)變量。值得注意的是：自動(dòng)變量存的是字面值，不是類的實(shí)例，即不是類的引用，這里并沒(méi)有類的存在。如int a = 3；這里的a是一個(gè)指向int類型的引用，指向3這個(gè)字面值。這些字面值的數(shù)據(jù)，由于大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個(gè)程序塊里面，程序塊退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于棧中。
另外，棧有一個(gè)很重要的特殊性，就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。 假設(shè)我們同時(shí)定義：
int a = 3； int b=3；
編譯器先處理int a = 3；首先它會(huì)在棧中創(chuàng)建一個(gè)變量為a的引用，然后查找有沒(méi)有字面值為3的地址，沒(méi)找到，就開(kāi)辟一個(gè)存放3這個(gè)字面值的地址，然后將a指向3的地址。接著處理int b = 3；在創(chuàng)建完b這個(gè)引用變量后，由于在棧中已經(jīng)有3這個(gè)字面值，便將b直接指向3的地址。這樣，就出現(xiàn)了a與b同時(shí)均指向3的情況。 【上文提到了"引用+數(shù)值+內(nèi)存地址"這三個(gè)名詞,其中變量名就是引用，給變量賦的值就是數(shù)值，
而所提到的內(nèi)存是抽象的內(nèi)容，讓引用指向的不是數(shù)值，而是存取數(shù)值的那塊內(nèi)存地址】
定義完a與b的值后，再令a = 4；那么，b不會(huì)等于4，還是等于3。在編譯器內(nèi)部，遇到時(shí)，它就會(huì)重新搜索棧中是否有4的字面值，如果沒(méi)有，重新開(kāi)辟地址存放4的值；如果已經(jīng)有了，則直接將a指向這個(gè)地址。因此a值的改變不會(huì)影響到b的值。
【定義變量，給變量賦值，然后在編譯的過(guò)程中就可以將其保存在內(nèi)存中了】
3.2對(duì)象的內(nèi)存模型
在Java中，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象包括對(duì)象的聲明和實(shí)例化兩步，下面用一個(gè)例題來(lái)說(shuō)明對(duì)象的內(nèi)存模型。
假設(shè)有類Rectangle定義如下： 【Rectangle：矩形】
class Rectangle{
double width,height；
Rectangle(double w,double h){
width=w；height=h； }}
(1)聲明對(duì)象時(shí)的內(nèi)存模型
用Rectangle rect；聲明一個(gè)對(duì)象rect時(shí)，將在棧內(nèi)存為對(duì)象的引用變量rect分配內(nèi)存空間，但Rectangle的值為空，稱rect是一個(gè)空對(duì)象?？諏?duì)象不能使用，因?yàn)樗€沒(méi)有引用任何“實(shí)體”。
(2)對(duì)象實(shí)例化時(shí)的內(nèi)存模型
當(dāng)執(zhí)行rect=new Rectangle(3,5)；時(shí)，會(huì)做兩件事：
在堆內(nèi)存中為類的成員變量width,height分配內(nèi)存，并將其初始化為各數(shù)據(jù)類型的默認(rèn)值；接著進(jìn)行顯式初始化（類定義時(shí)的初始化值）；最后調(diào)用構(gòu)造方法，為成員變量賦值。
返回堆內(nèi)存中對(duì)象的引用（相當(dāng)于首地址）給引用變量rect,以后就可以通過(guò)rect來(lái)引用堆內(nèi)存中的對(duì)象了。
(3)創(chuàng)建多個(gè)不同的對(duì)象實(shí)例
一個(gè)類通過(guò)使用new運(yùn)算符可以創(chuàng)建多個(gè)不同的對(duì)象實(shí)例，這些對(duì)象實(shí)例將在堆中被分配不同的內(nèi)存空間，改變其中一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)不會(huì)影響其他對(duì)象的狀態(tài)。例如：
Rectangle r1=new Rectangle(3,5)；
Rectangle r2=new Rectangle(4,6)；
此時(shí)，將在堆內(nèi)存中分別為兩個(gè)對(duì)象的成員變量width、height分配內(nèi)存空間，兩個(gè)對(duì)象在堆內(nèi)存中占據(jù)的空間是互不相同的。如果有
Rectangle r1=new Rectangle(3,5)；
Rectangle r2=r1；
則在堆內(nèi)存中只創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象實(shí)例，在棧內(nèi)存中創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象引用，兩個(gè)對(duì)象引用同時(shí)指向一個(gè)對(duì)象實(shí)例。
3.3包裝類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
基本型別都有對(duì)應(yīng)的包裝類：如int對(duì)應(yīng)Integer類，double對(duì)應(yīng)Double類等，基本類型的定義都是直接在棧中，如果用包裝類來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，就和普通對(duì)象一樣了。例如：int i=0；i直接存儲(chǔ)在棧中。 Integer i（i此時(shí)是對(duì)象） = new Integer(5)；這樣，i對(duì)象數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在堆中，i的引用存儲(chǔ)在棧中，通過(guò)棧中的引用來(lái)操作對(duì)象。 【數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在堆中，引用存儲(chǔ)在棧中】
3.4 String 類型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)
String是一個(gè)特殊的包裝類數(shù)據(jù)。可以用 String str = new String("abc")；的形式來(lái)創(chuàng)建；
也可以用 String str = "abc"；的形式來(lái)創(chuàng)建。
第一種創(chuàng)建方式，和普通對(duì)象的的創(chuàng)建過(guò)程一樣；
第二種創(chuàng)建方式，Java內(nèi)部將此語(yǔ)句轉(zhuǎn)化為以下幾個(gè)步驟：
(1)先定義一個(gè)名為str的對(duì)String類的對(duì)象引用變量：String str；
(2)在棧中查找有沒(méi)有存放值為“abc”的地址，如果沒(méi)有，則開(kāi)辟一個(gè)存放字面值為“abc”的地址，接著創(chuàng)建一個(gè)新的String類的對(duì)象o，并將o的字符串值指向這個(gè)地址，而且在棧中這個(gè)地址旁邊記下這個(gè)引用的對(duì)象o。如果已經(jīng)有了值為“abc”的地址，則查找對(duì)象o，并返回o的地址。
(3)將str指向?qū)ο髈的地址。
值得注意的是，一般String類中字符串值都是直接存值的。但像String str = "abc"；這種場(chǎng)合下，其字符串值卻是保存了一個(gè)指向存在棧中數(shù)據(jù)的引用。
為了更好地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們可以通過(guò)以下的幾個(gè)代碼進(jìn)行驗(yàn)證。
String str1=“abc”；
String str2=“abc”；
System.out.println(s1==s2)；//true
注意，這里并不用str1.equals(str2)；的方式，因?yàn)檫@將比較兩個(gè)字符串的值是否相等。==號(hào)，根據(jù)JDK的說(shuō)明，只有在兩個(gè)引用都指向了同一個(gè)對(duì)象時(shí)才返回真值。而我們?cè)谶@里要看的是，str1與str2是否都指向了同一個(gè)對(duì)象。
我們?cè)俳又匆韵碌拇a。
Stringstr1=new String(“abc”)；
Stringstr2=“abc”；
System.out.println(str1==str2)；//false
創(chuàng)建了兩個(gè)引用。創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象。兩個(gè)引用分別指向不同的兩個(gè)對(duì)象。
以上兩段代碼說(shuō)明，只要是用new()來(lái)新建對(duì)象的，都會(huì)在堆中創(chuàng)建，而且其字符串是單獨(dú)存值的，即使與棧中的數(shù)據(jù)相同，也不會(huì)與棧中的數(shù)據(jù)共享。
3.5數(shù)組的內(nèi)存分配
當(dāng)定義一個(gè)數(shù)組，int x[]；或int []x；時(shí)，在棧內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組引用，通過(guò)該引用（即數(shù)組名）來(lái)引用數(shù)組。x=new int[3]；將在堆內(nèi)存中分配3個(gè)保存int型數(shù)據(jù)的空間，堆內(nèi)存的首地址放到棧內(nèi)存中，每個(gè)數(shù)組元素被初始化為0。
4 內(nèi)存空間的釋放
棧上變量的生存時(shí)間受限于當(dāng)前函數(shù)的生存時(shí)間，函數(shù)退出了，變量就不存在了。在堆中分配的對(duì)象實(shí)例，當(dāng)不再有任何一個(gè)引用變量指向它時(shí)，這個(gè)對(duì)象就可以被垃圾回收機(jī)制回收了。
5 總結(jié)堆棧 再來(lái)看Java的內(nèi)存，棧內(nèi)存用來(lái)存放一些基本類型的變量和數(shù)組及對(duì)象的引用變量，而堆內(nèi)存主要是來(lái)放置對(duì)象實(shí)例的。明白這個(gè)就能很好的解釋多態(tài)、繼承、覆蓋方面的問(wèn)題了
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