堆棧、方法區(qū)

1、JVM內(nèi)存初學(xué)（堆（heap）、棧（stack）和方法區(qū)（method）2010-09-0815:13:28|分類：java閱讀77評論1字號：大中小訂閱這兩天看了一下深入淺出JVM這本書，推薦給高級的java程序員去看，對你了解JAVA的底層和運(yùn)行機(jī)制有比較大的幫助。廢話不想講了.入主題：先了解具體的概念：JAVA的JVM的內(nèi)存可分為3個(gè)區(qū)：堆（heap）、棧（stack）和方法區(qū)（method）堆區(qū)：1 .存儲(chǔ)的全部是對象，每個(gè)對象都包含一個(gè)與之對應(yīng)的class的信息。（class的目的是得到操作指令）2 .jvm只有一個(gè)堆區(qū)（heap）被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對象引用，只存放

2、對象本身?xiàng)^(qū)：1 .每個(gè)線程包含一個(gè)棧區(qū)，棧中只保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型的對象和自定義對象的引用（不是對象），對象都存放在堆區(qū)中2 .每個(gè)棧中的數(shù)據(jù)（原始類型和對象引用）都是私有的，其他棧不能訪問。3 .棧分為3個(gè)部分：基本類型變量區(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)（存放操作指令）。方法區(qū)：1 .又叫靜態(tài)區(qū)，跟堆一樣，被所有的線程共享。方法區(qū)包含所有的class和static變量。2 .方法區(qū)中包含的都是在整個(gè)程序中永遠(yuǎn)唯一的元素，如class,static變量。2個(gè)小道為了更清楚地搞明白發(fā)生在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)里的黑幕，我們來準(zhǔn)備具（2個(gè)非常簡單的小程序）。AppMain.javapublicclassApp

3、Mainappmain的信息都放入方法區(qū)/運(yùn)行時(shí),jvm把publicstaticvoidmain(Stringargs)/main方法本身放入方法區(qū)。（Sampletest1=newSample（測試1）;/test1是引用，所以放到棧區(qū)里,Sample是自定義對象應(yīng)該放到堆里面Sampletest2=newSample(測試2);test1.printName();test2.printName();Sample.javapublicclassSample/(/*范例名稱*/運(yùn)行時(shí)，jvm把a(bǔ)ppmain的信息都放入方法區(qū)privatename;/new入堆里Sample實(shí)例后，name引

4、用放入棧區(qū)里，name對象放/*構(gòu)造方法*/publicSample(Stringname)(=name;)/*輸出*/publicvoidprintName()/print方法本身放入方法區(qū)里。()OK,讓我們開始行動(dòng)吧，出發(fā)指令就是：“javaAppMain,”包包里帶好我們的行動(dòng)向?qū)D，LetsGO運(yùn)行時(shí)戮據(jù)區(qū)系統(tǒng)收到了我們發(fā)出的指令，啟動(dòng)了一個(gè)Java虛擬機(jī)進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程首先從classpath中找到AppMain.class文件，讀取這個(gè)文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后把Appmain類的類信息存放到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中。這一過程稱為AppMain類的加載過程。接著，Ja

5、va虛擬機(jī)定位到方法區(qū)中AppMain類的Main()方法的字節(jié)碼，開始執(zhí)行它的指令。這個(gè)main()方法的第一條語句就是：Sampletest1=newSample(測試1);語句很簡單啦，就是讓java虛擬機(jī)創(chuàng)建一個(gè)Sample實(shí)例，并且呢，使引用變量test1引用這個(gè)實(shí)例。貌似小case一樁哦，就讓我們來跟蹤一下Java虛擬機(jī)，看看它究竟是怎么來執(zhí)行這個(gè)任務(wù)的：1、Java虛擬機(jī)一看，不就是建立一個(gè)Sample實(shí)例嗎，簡單，于是就直奔方法區(qū)而去，先找到Sample類的類型信息再說。結(jié)果呢，嘿嘿，沒找到,這會(huì)兒的方法區(qū)里還沒有Sample類呢?？蒍ava虛擬機(jī)也不是一根筋的笨蛋，于是，它發(fā)

6、揚(yáng)自己動(dòng)手，豐衣足食”的作風(fēng)，立馬加載了Sample類，把Sample類的類型信息存放在方法區(qū)里。2、好啦，資料找到了，下面就開始干活啦。Java虛擬機(jī)做的第一件事情就是在堆區(qū)中為一個(gè)新的Sample實(shí)例分配內(nèi)存，這個(gè)Sample實(shí)例持有著指向方法區(qū)的Sample類的類型信息的引用。這里所說的引用，實(shí)際上指的是Sample類的類型信息在方法區(qū)中的內(nèi)存地址，其實(shí)，就是有點(diǎn)類似于C語言里的指針啦，而這個(gè)地址呢，就存放了在Sample實(shí)例的數(shù)據(jù)區(qū)里。3、在JAVA虛擬機(jī)進(jìn)程中，每個(gè)線程都會(huì)擁有一個(gè)方法調(diào)用棧，用來跟蹤線程運(yùn)行中一系列的方法調(diào)用過程，棧中的每一個(gè)元素就被稱為棧幀，每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)方法的

7、時(shí)候就會(huì)向方法棧壓入一個(gè)新幀。這里的幀用來存儲(chǔ)方法的參數(shù)、局部變量和運(yùn)算過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)。OK,原理講完了，就讓我們來繼續(xù)我們的跟蹤行動(dòng)！位于“前白TTesti是一個(gè)在main()方法中定義的變量，可見，它是一個(gè)局部變量，因此，它被會(huì)添加到了執(zhí)行main()方法的主線程的JAVA方法調(diào)用棧中。而“=等把這個(gè)testi變量指向堆區(qū)中的Sample實(shí)例，也就是說，它持有指向Sample實(shí)例的引用。OK,到這里為止呢，JAVA虛擬機(jī)就完成了這個(gè)簡單語句的執(zhí)行任務(wù)。參考我們的行動(dòng)向?qū)D，我們終于初步摸清了JAVA虛擬機(jī)的一點(diǎn)點(diǎn)底細(xì)了,COOL!接下來，JAVA虛擬機(jī)將繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)指令，在堆區(qū)里繼續(xù)創(chuàng)建

8、另一個(gè)Sample實(shí)例，然后依次執(zhí)行它們的printName()方法。當(dāng)JAVA虛擬機(jī)執(zhí)行test1.printName()方法時(shí)，JAVA虛擬機(jī)根據(jù)局部變量testl持有的引用，定位到堆區(qū)中的Sample實(shí)例，再根據(jù)Sample實(shí)例持有的引用，定位到方法去中Sample類的類型信息，從而獲得printName()方法的字節(jié)碼，接著執(zhí)行printName()方法包含的指令。三在windows中使用taskmanager查看java進(jìn)程使用的內(nèi)存時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)候會(huì)超過-Xmx制定的內(nèi)存大小，-Xmx指定的是javaheap,java還要分配內(nèi)存做其他的事情，包括為每個(gè)線程建立棧。VM的每個(gè)線程都有

9、自己的?？臻g，棧空間的大小限制vm的線程數(shù)量，太大了，實(shí)用的線程數(shù)減少，太小容易拋出異常。windows默認(rèn)為1M,linux必須運(yùn)行ulimit-s2048。在C語言里堆(heap)和棧(stack)里的區(qū)別簡單的可以理解為：heap：是由malloc之類函數(shù)分配的空間所在地。地址是由低向高增長的。stack：是自動(dòng)分配變量，以及函數(shù)調(diào)用的時(shí)候所使用的一些空間。地址是由高向低減少。一個(gè)由C/C+編譯的程序占用的內(nèi)存分為以下幾個(gè)部分1、棧區(qū)(stack)一由編譯器自動(dòng)分配釋放，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。2、在Java語言里堆(heap)和棧(stack)

10、里的區(qū)別1.棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放數(shù)據(jù)的地方。與C+環(huán)同，Java自動(dòng)管理?xiàng)：投?，程序員不能直接地設(shè)置?；蚨选? .棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器。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。另外，棧數(shù)據(jù)可以共享，詳見第3點(diǎn)。堆的優(yōu)勢是可以動(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。3 .Java中的數(shù)據(jù)類型有兩種。一種是基本類型(primitivetypes),共有8種，即int,short,long

11、,byte,float,double,boolean,char(注意，并沒有string的基本類型)。這種類型的定義是通過諸如inta=3;longb=255L;的形式來定義的，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，這里并沒有類的存在。如inta=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inta=3;intb=3;編譯

12、器先處理inta=3;首先它會(huì)在棧中創(chuàng)建一個(gè)變量為a的引用，然后查找有沒有字面值為3的地址，沒找到，就開辟一個(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intb=3;在創(chuàng)建完b的引用變量后，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。特別注意的是，這種字面值的引用與類對象的引用不同。假定兩個(gè)類對象的引用同時(shí)指向一個(gè)對象，如果一個(gè)對象引用變量修改了這個(gè)對象的內(nèi)部狀態(tài)，那么另一個(gè)對象引用變量也即刻反映出這個(gè)變化。相反，通過字面值的引用來修改其值，不會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)指向此字面值的引用的值也跟著改變的情況。如上例，我們定義完a與b的值后，再令a

13、=4；那么，b不會(huì)等于4,還是等于3。在編譯器內(nèi)部，遇到a=4;時(shí)，它就會(huì)重新搜索棧中是否有4的字面值，如果沒有，重新開辟地址存放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。另一種是包裝類數(shù)據(jù)，如Integer,String,Double等將相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型包裝起來的類。這些類數(shù)據(jù)全部存在于堆中，Java用new()語句來顯示地告訴編譯器，在運(yùn)行時(shí)才根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建，因此比較靈活，但缺點(diǎn)是要占用更多的時(shí)間。4.每個(gè)JVM的線程都有自己的私有的?？臻g，隨線程創(chuàng)建而創(chuàng)建，java的stack存放的是framesJava的stack和c的不同，只是存放本地變量，返

14、回值和調(diào)用方法，不允許直接push和popframes,因?yàn)閒rames可能是有heap分配的，所以j為ava的stack分配的內(nèi)存不需要是連續(xù)的java的heap是所有線程共享的，堆存放所有runtimedata,里面是所有的對象實(shí)例和數(shù)組，heap是JVM啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。5.String是一個(gè)特殊的包裝類數(shù)據(jù)。即可以用Stringstr=newString(abc);的形式來創(chuàng)建，也可以用Stringstr=abc;的形式來創(chuàng)建(作為對比，在JDK5.0之前，你從未見過Integeri=3;的表達(dá)式，因?yàn)轭惻c字面值是不能通用的，除了String。而在JDK5.0中，這種表達(dá)式是可以的！因?yàn)榫幾g

15、器在后臺(tái)進(jìn)行Integeri=newInteger(3)的轉(zhuǎn)換)。前者是規(guī)范的類的創(chuàng)建過程，即在Java中，一切都是對象，而對象是類的實(shí)例，全部通過new()的形式來創(chuàng)建。Java中的有些類，如DateFormat類，可以通過該類的getInstance()方法來返回一個(gè)新創(chuàng)建的類，似乎違反了此原則。其實(shí)不然。該類運(yùn)用了單例模式來返回類的實(shí)例，只不過這個(gè)實(shí)例是在該類內(nèi)部通過new()來創(chuàng)建的，而getInstance()向外部隱藏了此細(xì)節(jié)。那為什么在Stringstr=abc;中，并沒有通過new()來創(chuàng)建實(shí)例，是不是違反了上述原則？其實(shí)沒有。5.關(guān)于Stringstr=abc的內(nèi)部工作。Ja

16、va內(nèi)部將此語句轉(zhuǎn)化為以下幾個(gè)步驟：(1)先定義一個(gè)名為str的對String類的對象引用變量：Stringstr;(2)在棧中查找有沒有存放值為abc的地址，如果沒有，則開辟一個(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)引用的對象o。如果已經(jīng)有了值為abc的地址，則查找對象o,并返回。的地址。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Stringstr=abc;這種場合下，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！為了更好地說明這個(gè)問題，我們可以通過以下的幾個(gè)

17、代碼進(jìn)行驗(yàn)證。Stringstrl=abc;Stringstr2=abc;注意，我們這里并不用str1.equals(str2);的方式，因?yàn)檫@將比較兩個(gè)字符串的值是否相等。=#,*M據(jù)JDK的說明，只有在兩個(gè)引用都指向了同一個(gè)對象時(shí)才返回真值。而我們在這里要看的是，str1與str2是否都指向了同一個(gè)對象。結(jié)果說明，JVM&J建了兩個(gè)引用str1和str2，但只創(chuàng)建了一個(gè)對象，而且兩個(gè)引用都指向了這個(gè)對象。我們再來更進(jìn)一步，將以上代碼改成：Stringstr1=abc;Stringstr2=abc;str1=bcd;這就是說，賦值的變化導(dǎo)致了類對象引用的變化，str1指向了另外一個(gè)新對象！而

18、str2仍舊指向原來的對象。上例中，當(dāng)我們將str1的值改為bcd時(shí)，JVM發(fā)現(xiàn)在棧中沒有存放該值的地址，便開辟了這個(gè)地址，并創(chuàng)建了一個(gè)新的對象，其字符串的值指向這個(gè)地址。事實(shí)上，String類被設(shè)計(jì)成為不可改變(immutable)的類。如果你要改變其值，可以，但JVM在運(yùn)行時(shí)根據(jù)新值悄悄創(chuàng)建了一個(gè)新對象，然后將這個(gè)對象的地址返回給原來類的引用。這個(gè)創(chuàng)建過程雖說是完全自動(dòng)進(jìn)行的，但它畢竟占用了更多的時(shí)間。在對時(shí)間要求比較敏感的環(huán)境中，會(huì)帶有一定的不良影響。再修改原來代碼：Stringstrl=abc;Stringstr2=abc;strl=bcd;Stringstr3=strl;String

19、str4=bcd;str3這個(gè)對象的引用直接指向strl所指向的對象(注意，str3并沒有創(chuàng)建新對象)。當(dāng)strl改完其值后，再創(chuàng)建一個(gè)String的引用str4,并指向因strl修改值而創(chuàng)建的新的對象?？梢园l(fā)現(xiàn)，這回str4也沒有創(chuàng)建新的對象，從而再次實(shí)現(xiàn)棧中數(shù)據(jù)的共享。我們再接著看以下的代碼。Stringstrl=newString(abc);Stringstr2=abc;創(chuàng)建了兩個(gè)引用。創(chuàng)建了兩個(gè)對象。兩個(gè)引用分別指向不同的兩個(gè)對象。Stringstr1=abc;Stringstr2=newString(abc);創(chuàng)建了兩個(gè)引用。創(chuàng)建了兩個(gè)對象。兩個(gè)引用分別指向不同的兩個(gè)對象。以上兩段代碼說明，只要是用new()來新建對象的，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。6,