JAVA存储机制(栈、堆、方法区详解)

李劲夫 2020-11-09 11:30:18
java 详解 方法 存储 机制


一、JAVA的六种存储地址

  1. 寄存器 register
    位于处理器内部,是最快的储存器,但是数量极其有限。由编译器根据需求进行分配,不能由代码控制,对于开发者来说是 无感知 的。
  2. 堆栈 stack
    位于RAM中,堆栈指针下移分配新的内存,上移释放内存。创建程序的时候,编译器必须知道存储在堆栈中所有数据的确切大小和生命周期。某些JAVA数据存储在堆栈中——特别是对象引用,但是JAVA对象不存储其中。
  3. 堆 heap
    位于RAM中,相比堆栈的优势是不需要知道从堆里分配多少存储空间以及存活时间。JAVA对象存储在这里。
  4. 静态存储 static
    这里的“静态”是指“在固定的位置”。静态存储里存放程序运行时一直存在的数据。你可用关键字static来标识一个对象的特定元素是静态的
  5. 常量存储 constant
    常量值通常直接存放在程序代码内部,这样做是安全的,因为它们永远不会被改变。有时,在嵌入式系统中,常量本身会和其他部分分割离开,所以在这种情况下,可以选择将其放在ROM中。
  6. 非RAM存储
    如果数据完全存活于程序之外,那么它可以不受程序的任何控制,在程序没有运行时也可以存在。

二、栈、堆、方法区存储的内容

  • 堆区:

    1. 存储的全部是对象,每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令)
    2. jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身 。
  • 栈区:

    1. 每个线程包含一个栈区,栈中只保存基础数据类型的值和对象以及基础数据的引用
    2. 每个栈中的数据(基础数据类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问。
    3. 栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。
  • 方法区:

    1. 又叫静态区,跟堆一样,被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。
    2. 方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static变量。

image.png

三、JAVA 基本数据类型的存储

基本类型一共有8种,即int, short, long, byte, float, double, boolean, char。这种类型的定义是通过int a = 3 的形式来定义的,称为自动变量。值得注意的是 自动变量存的是字面值,不是类的实例

例如 int a = 3,这里的a是一个指向int类型的引用,指向3这个字面值,整个过程种没有类的存在。字面值的数据大小可知,生存期可知(定义在程序块中,程序块退出后,字段值就消失了),存在栈中。

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,然后查找有没有字面值为3的地址,没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,便将b直接指向3的地址。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。
特别注意的是,这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象,如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反,通过字面值的引用来修改其值,不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。
如上例,我们定义完a与 b的值后,再令a=4;那么,b不会等于4,还是等于3。在编译器内部,遇到a=4;时,它就会重新搜索栈中是否有4的字面值,如果没有,重新开辟地址存放4的值;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。

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