java程序運行時內存如何分配
一、 基本概念
每運行一個java程序會產生一個java進程，每個java進程可能包含一個或者多個線程，每一個Java進程對應唯一一個JVM實例，每一個JVM實例唯一對應一個堆，每一個線程有一個自己私有的棧。進程所創建的所有類的實例（也就是對象）或數組（指的是數組的本身，不是引用）都放在堆中,并由該進程所有的線程共享。Java中分配堆內存是自動初始化的，即為一個對象分配內存的時候，會初始化這個對象中變量。雖然Java中所有對象的存儲空間都是在堆中分配的，但是這個對象的引用卻是在棧中分配,也就是說在建立一個對象時在堆和棧中都分配內存，在堆中分配的內存實際存放這個被創建的對象的本身，而在棧中分配的內存只是存放指向這個堆對象的引用而已。局部變量 new 出來時，在棧空間和堆空間中分配空間，當局部變量生命周期結束后，棧空間立刻被回收，堆空間區域等待GC回收。
具體的概念：JVM的內存可分為3個區：堆(heap)、棧(stack)和方法區(method，也叫靜態區)：
堆區:
1.存儲的全部是對象，每個對象都包含一個與之對應的class的信息(class的目的是得到操作指令) ；
2.jvm只有一個堆區(heap)，且被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對象引用，只存放對象本身和數組本身；
棧區:
1.每個線程包含一個棧區，棧中只保存基礎數據類型本身和自定義對象的引用；
2.每個棧中的數據(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個部分：基本類型變量區、執行環境上下文、操作指令區(存放操作指令)；
方法區（靜態區）:
1.被所有的線程共享，方法區包含所有的class（class是指類的原始代碼，要創建一個類的對象，首先要把該類的代碼加載到方法區中，并且初始化）和static變量。
2.方法區中包含的都是在整個程序中永遠唯一的元素，如class，static變量。
二、實例演示
AppMain.java
public class AppMain //運行時, jvm 把appmain的代碼全部都放入方法區 { public static void main(String[] args) //main 方法本身放入方法區。 { Sample test1 = new Sample( " 測試1 " ); //test1是引用，所以放到棧區里， Sample是自定義對象應該放到堆里面 Sample test2 = new Sample( " 測試2 " ); test1.printName(); test2.printName(); } } public class Sample //運行時, jvm 把appmain的信息都放入方法區 { /** 范例名稱 */ private String name; //new Sample實例后， name 引用放入棧區里, name 對應的 String 對象放入堆里 /** 構造方法 */ public Sample(String name) { this .name = name; } /** 輸出 */ public void printName() //在沒有對象的時候，print方法跟隨sample類被放入方法區里。 { System.out.println(name); } }
運行該程序時，首先啟動一個Java虛擬機進程，這個進程首先從classpath中找到AppMain.class文件，讀取這個文件中的二進制數據，然后把Appmain類的類信息存放到運行時數據區的方法區中，這就是AppMain類的加載過程。
接著，Java虛擬機定位到方法區中AppMain類的Main()方法的字節碼，開始執行它的指令。這個main()方法的第一條語句就是：
復制代碼 代碼如下:
Sample test1=new Sample("測試1");
該語句的執行過程：
1、 Java虛擬機到方法區找到Sample類的類型信息，沒有找到，因為Sample類還沒有加載到方法區（這里可以看出，java中的內部類是單獨存在的，而且剛開始的時候不會跟隨包含類一起被加載，等到要用的時候才被加載）。Java虛擬機立馬加載Sample類，把Sample類的類型信息存放在方法區里。
2、 Java虛擬機首先在堆區中為一個新的Sample實例分配內存, 并在Sample實例的內存中存放一個方法區中存放Sample類的類型信息的內存地址。
3、 JVM的進程中，每個線程都會擁有一個方法調用棧，用來跟蹤線程運行中一系列的方法調用過程，棧中的每一個元素就被稱為棧幀，每當線程調用一個方法的時候就會向方法棧壓入一個新幀。這里的幀用來存儲方法的參數、局部變量和運算過程中的臨時數據。
4、位于“=”前的Test1是一個在main()方法中定義的一個變量（一個Sample對象的引用），因此，它被會添加到了執行main()方法的主線程的JAVA方法調用棧中。而“=”將把這個test1變量指向堆區中的Sample實例。
5、JVM在堆區里繼續創建另一個Sample實例，并在main方法的方法調用棧中添加一個Test2變量，該變量指向堆區中剛才創建的Sample新實例。
6、JVM依次執行它們的printName()方法。當JAVA虛擬機執行test1.printName()方法時，JAVA虛擬機根據局部變量test1持有的引用，定位到堆區中的Sample實例，再根據Sample實例持有的引用，定位到方法去中Sample類的類型信息，從而獲得printName()方法的字節碼，接著執行printName()方法包含的指令，開始執行。
三、辨析
在Java語言里堆(heap)和棧(stack)里的區別 ：
1. 棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放數據的地方。與C++不同，Java自動管理棧和堆，程序員不能直接地設置棧或堆。
2. 棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺點是，存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。另外，棧數據可以共享（詳見下面的介紹）。堆的優勢是可以動態地分配內存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是，由于要在運行時動態分配內存，存取速度較慢。
Java中的2種數據類型：
一種是基本類型(primitive types), 共有8類，即int, short, long, byte, float, double, boolean, 注意，并沒有string的基本類型)。這種類型的定義是通過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自動變量。自動變量存的是字面值，不是類的實例，即不是類的引用，這里并沒有類的存在。如int a = 3; 這里的a是一個指向int類型的引用，指向3這個字面值。這些字面值的數據，由于大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個程序塊里面，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。
棧有一個很重要的特性:存在棧中的數據可以共享。假設我們同時定義: int a = 3;int b = 3; 編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中創建一個變量為a的引用，然后查找有沒有字面值為3的地址，如果沒找到，就開辟一個存放3這個字面值的地址，然后將a指向3的地址。接著處理int b = 3；在創建完b的引用變量后，由于在棧中已經有3這個字面值，便將b直接指向3的地址。這樣，就出現了a與b同時均指向3的情況。
這種字面值的引用與類對象的引用不同。假定兩個類對象的引用同時指向一個對象，如果一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態，那么另一個對象引用變量也即刻反映出這個變化。相反，通過字面值的引用來修改其值，不會導致另一個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=4；那么，b不會等于4，還是等于3。在編譯器內部，遇到a=4；時，它就會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；如果已經有了，則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。
另一種是包裝類數據，如Integer, String, Double等將相應的基本數據類型包裝起來的類。這些類數據全部存在于堆中，Java用new()語句來顯示地告訴編譯器，在運行時才根據需要動態創建，因此比較靈活，但缺點是要占用更多的時間。
四、總結
java內存分配條理還是很清楚的，如果要徹底搞懂，可以去查閱JVM相關的書籍。在java中，內存分配最讓人頭疼的是String對象，由于其特殊性，所以很多程序員容易搞混淆，下一篇文章再詳細講解。
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