Java虛擬機(jī)內(nèi)存管理

為了更好的理解上面的程序，先來看看java虛擬機(jī)是如何管理它的內(nèi)存的，請(qǐng)看下圖：

圖9-2：java虛擬機(jī)內(nèi)存管理

● 程序計(jì)數(shù)器：

概念：可以看做當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。

特點(diǎn)：線程私有的內(nèi)存

● java虛擬機(jī)棧（重點(diǎn)）：

概念：描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型。（每個(gè)方法在執(zhí)行的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接，方法出口等信息。每個(gè)方法從調(diào)用直至完成的過程，就對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀從入棧到出棧的過程。）

特點(diǎn)：線程私有，生命周期和線程相同。這個(gè)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)兩種異常：StackOverflowError異常：若線程請(qǐng)求的深度大于虛擬機(jī)所允許的深度。OutOfMemoryError異常：若虛擬機(jī)可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展是無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存。

● 本地方法棧：

概念：它與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是相似的，區(qū)別是java虛擬機(jī)棧為執(zhí)行java方法服務(wù)，而本地方法棧是為本地方法服務(wù)。

特點(diǎn)：線程私有，也會(huì)拋出兩類異常：StackOverflowError和OutOfMemoryError。

● java堆（重點(diǎn)）：

概念：是被所有線程共享的一塊區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。

特點(diǎn)：線程共享，存放的是對(duì)象實(shí)例（所有的對(duì)象實(shí)例和數(shù)組），GC管

理的主要區(qū)域。可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間。

● 方法區(qū)（重點(diǎn)）：

概念：存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量，即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)：線程共享的區(qū)域，拋出異常OutOfMemory異常：當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求的時(shí)候。

以上所描述內(nèi)容，有看得懂的，也有看不懂的，例如：線程、本地方法等，這個(gè)需要大家在學(xué)習(xí)后面內(nèi)容之后，返回來再看一看，那個(gè)時(shí)候你就全部明白了。針對(duì)于目前來說，大家必須要知道java虛擬機(jī)有三塊主要的內(nèi)存空間，分別是“虛擬機(jī)棧（后面簡(jiǎn)稱棧）”、“方法區(qū)”、“堆區(qū)”，方法區(qū)存儲(chǔ)類的信息，棧中存儲(chǔ)方法執(zhí)行時(shí)的棧幀以及局部變量，堆區(qū)中主要存儲(chǔ)new出來的對(duì)象，以及對(duì)象內(nèi)部的實(shí)例變量。其中垃圾回收器主要針對(duì)的是堆內(nèi)存，方法區(qū)中最先有數(shù)據(jù)，因?yàn)槌绦驁?zhí)行之前會(huì)先進(jìn)行類加載。棧內(nèi)存活動(dòng)最頻繁，因?yàn)榉椒ú粩嗟膱?zhí)行并結(jié)束，不斷的進(jìn)行壓棧彈棧操作。將目前階段需要掌握的內(nèi)存空間使用一張簡(jiǎn)單的圖表示出來，這個(gè)圖是大家需要掌握的：

圖9-3：java虛擬機(jī)內(nèi)存管理簡(jiǎn)圖

大概了解了java虛擬機(jī)內(nèi)存分配之后，來看看以下代碼在執(zhí)行過程中，內(nèi)存是如何變化的：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
	}
}

以上代碼在執(zhí)行過程中內(nèi)存的變化如下圖所示：

圖9-4：第一步進(jìn)行類加載

圖9-5：第二步main方法調(diào)用，給main方法分配棧幀（壓棧）

圖9-6：第三步執(zhí)行int i = 10，局部變量

圖9-7：第四步執(zhí)行new Student()，在堆中創(chuàng)建對(duì)象，同時(shí)初始化實(shí)例變量

圖9-8：第五步將堆區(qū)中學(xué)生對(duì)象的內(nèi)存地址賦值給局部變量s1

注意：上圖所描述內(nèi)存圖有些地方為了幫助大家更好的理解，有些位置畫的不是很精確，隨著后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)我們?cè)龠M(jìn)一步修改，目前上圖已經(jīng)夠大家用了。

上圖中i變量和s1變量都是局部變量，都在棧內(nèi)存當(dāng)中，只不過i變量是基本數(shù)據(jù)類型int，而s1變量是引用數(shù)據(jù)類型Student。

上圖中堆區(qū)當(dāng)中的稱為“對(duì)象”，該“對(duì)象”內(nèi)部no、name、age、sex都是實(shí)例變量/屬性，這些變量在new對(duì)象的時(shí)候初始化，如果沒有手動(dòng)賦值，系統(tǒng)會(huì)賦默認(rèn)值。

上圖堆區(qū)中“對(duì)象”創(chuàng)建完成之后，該對(duì)象在堆區(qū)當(dāng)中的內(nèi)存地址是：0x1111，程序中的“=”將0x1111這個(gè)堆內(nèi)存地址賦值給s1變量，也就是說s1變量保存了堆內(nèi)存對(duì)象的內(nèi)存地址，我們對(duì)于這種變量有一種特殊的稱呼，叫做“引用”。也就是說對(duì)于Student s1 = new Student()代碼來說，s1不是對(duì)象，是一個(gè)引用，對(duì)象實(shí)際上是在堆區(qū)當(dāng)中，s1變量持有這個(gè)對(duì)象的內(nèi)存地址。

java中沒有指針的概念（指針是C語(yǔ)言當(dāng)中的機(jī)制），所以java程序員沒有權(quán)利直接操作堆內(nèi)存，只能通過“引用”去訪問堆內(nèi)存中的對(duì)象，例如：s1.no、s1.name、s1.sex、s1.age。訪問一個(gè)對(duì)象的內(nèi)存，其實(shí)就是訪問該對(duì)象的實(shí)例變量，而訪問實(shí)例變量通常包括兩種形式，要么就是讀取數(shù)據(jù)，要么就是修改數(shù)據(jù)，例如：System.out.println(s1.no)這就是讀取數(shù)據(jù)，s1.no = 100這就是修改數(shù)據(jù)。請(qǐng)看以下代碼：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
		s1.no = 100;
		s1.name = "zhangsan";
		s1.sex = true;
		s1.age = 20;
		System.out.println("學(xué)號(hào) = " + s1.no);
		System.out.println("姓名 = " + s1.name);
		System.out.println("性別 = " + s1.sex);
		System.out.println("年齡 = " + s1.age);
}
}

運(yùn)行結(jié)果如下所示：

圖9-9：修改實(shí)例變量之后的執(zhí)行結(jié)果

執(zhí)行了以上程序之后，堆內(nèi)存對(duì)象的實(shí)例變量發(fā)生了變化，如下圖所示：

圖9-10：實(shí)例變量執(zhí)行賦值運(yùn)算之后的內(nèi)存圖

如果基于以上的代碼再創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，內(nèi)存圖會(huì)是怎么的呢？先看代碼：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
		Student s2 = new Student();
	}
}

JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖9-11：創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖

通過上圖的學(xué)習(xí)，可以看出假設(shè)new出100個(gè)學(xué)生對(duì)象，會(huì)有100個(gè)no，100個(gè)age...是這樣吧。

通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，需要每位同學(xué)掌握：局部變量存儲(chǔ)在哪里？實(shí)例變量存儲(chǔ)在哪里？實(shí)例變量在什么時(shí)候初始化？對(duì)象和引用有什么區(qū)別？在java中怎么訪問堆內(nèi)存當(dāng)中的對(duì)象？這些你都掌握了嗎。