Java的内存机制

0.参考资料：

http://www.j2megame.org/index.php/content/view/2246/125.html

1.Java的内存机制

　Java 把内存划分成两种：一种是栈内存，另一种是堆内存。在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配，当在一段代码块定义一个变量时，Java 就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后（比如，在函数A中调用函数B，在函数B中定义变量a，变量a的作用域只是函数B，在函数B运行完以后，变量a会自动被销毁。分配给它的内存会被回收），Java 会自动释放掉为该变量分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作它用。

　　堆内存用来存放由 new 创建的对象和数组，在堆中分配的内存，由 Java 虚拟机的自动垃圾回收器来管理。在堆中产生了一个数组或者对象之后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中的这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或者对象，引用变量就相当于是为数组或者对象起的一个名称。引用变量是普通的变量，定义时在栈中分配，引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数组和对象本身在堆中分配，即使程序运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外，数组和对象本身占据的内存不会被释放，数组和对象在没有引用变量指向它的时候，才变为垃圾，不能在被使用，但仍然占据内存空间不放，在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走（释放掉）。这也是 Java 比较占内存的原因，实际上，栈中的变量指向堆内存中的变量，这就是 Java 中的指针！

1.栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程（在支持多线程的操作系统中是线程）为这个线程建立的存储区域，该区域具有FIFO的特性，在编译的时候可以指定需要的Stack的大小。在编程中，例如C/C++中，所有的局部变量都是从栈中分配内存空间，实际上也不是什么分配，只是从栈顶向上用就行，在退出函数的时候，只是修改栈指针就可以把栈中的内容销毁，所以速度最快。 

2.堆（Heap)是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，一般是申请/给予的过程，C/C++分别用malloc/New请求分配Heap，用free/delete销毁内存。由于从操作系统管理的内存分配所以在分配和销毁时都要占用时间，所以用堆的效率低的多！但是堆的好处是可以做的很大，C/C++对分配的Heap是不初始化的。 

3.在Java中除了简单类型（int,char等）都是在堆中分配内存，这也是程序慢的一个主要原因。但是跟C/C++不同，Java中分配Heap内存是自动初始化的。在Java中所有的对象（包括int的wrapper  Integer）都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在Stack中分配。也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在Heap中分配的内存实际建立这个对象，而在Stack中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针（引用）而已。

4.堆是在程序运行时，而不是在程序编译时，申请某个大小的内存空间。即动态分配内存，对其访问和对一般内存的访问没有区别。{堆是指程序运行时申请的动态内存，而栈只是指一种使用堆的方法(即先进后出)。}

5.栈是先进后出的，但是对于堆而言却没有这个特性，两者都是存放临时数据的地方。 对于堆，我们可以随心所欲的进行增加变量和删除变量，不要遵循什么次序，只要你喜欢。

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从变量存储方面来看堆和栈的区别：

*程序的局部变量存在于（栈）中，全局变量存在于（静态区 ）中，动态申请数据存在于（ 堆）中；

*这样说比较准确,所谓的栈其实是由寄存器ebp和esp指向的一片内存空间(ebp指向栈底,esp指向栈顶),原则上是由高地址向低地址生长的一片空间,会保存一些临时的数据,比如一个函数中的临时变量以及返回地址,数据的出入是先进后出,后进先出.

*全局变量实际上是存在一个(一般来说正常的编译器)可读可写的内存空间,这个空间是在你写程序编译好的空间地址(由编译器决定),是固定的.

*堆是由操作系统管理的一片空间,事先是没有在进程空间里分配的(比如你在没有分配堆的时候就访问堆空间会报一个内存访问错误),一般是由程序动态的分配出来,一旦分配了以后,一般需要程序去释放自己的堆空间.

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代码实例Test01：单个对象创建

class Person{    String name;    int age;    public void tell(){        System.out.println("姓名："+name+"年龄"+age);    }}public class Test01 {    public static void main(String[] args) {        Person per=new Person();    }}

在上述程序中实例化了一个对象per，在实例化对象的过程中需要在内存中开辟空间，这其中就包括栈内存和对内存。具体的内存分配如下图所示：

我们可以从上图中发现，对象名称per被保存在了栈内存中（更加准确的说法是，在栈内存中保存的是堆内存空间的访问地址），而对象的具体内容，比如属性name和age，被保存在了堆内存中。因为per对象只是被实例化，还没有具体被赋值，所以都是默认值。字符串的默认值为null，int类型的默认值为0。前面也已经提到，堆内存空间必须使用new关键字才能开辟。

代码实例Test02：多个对象创建

class Person{    String name;    int age;    public void tell(){        System.out.println("姓名:"+name+",年龄:"+age);    }}public class Test02 {    public static void main(String[] args) {        Person per1=new Person();        Person per2=new Person();                per1.name="张三";        per1.age=30;        per2.name="李四";        per2.age=33;                per1.tell();        per2.tell();    }}

关键概念：类跟数组一样，都是属于引用类型，引用类型就是指一堆对内存可以同时被多个栈内存指向。下面来看一下引用传递的简单实例。

代码实例Test03：对象引用传递1

class Person{    String name;    int age;    public void tell(){        System.out.println("姓名:"+name+",年龄:"+age);    }}public class Test03{    public static void main(String[] args) {        Person per1=new Person();        Person per2=per1;                per1.name="张三";        per1.age=30;        per2.age=33;                per1.tell();        per2.tell();    }}

程序运行结果为：

姓名:张三,年龄:33
姓名:张三,年龄:33

从程序的运行结果可以发现，两个对象输出的内容一样，实际上所谓的引用传递，就是将一个堆内存空间的使用权交个多个栈内存空间，每个栈内存空间都可以修改堆内存空间的内容，此程序的内存分配图如下所示：

注意：上述实例中对象per2没有堆内存空间，这是因为对象per2只进行了声明操作，也没有进行实例化操作。只有使用new关键字实例化以后才会有对内存空间。

代码实例Test04：对象引用传递2

class Person{    String name;    int age;    public void tell(){        System.out.println("姓名:"+name+",年龄:"+age);    }}public class Test04 {    public static void main(String[] args) {        Person per1=new Person();        Person per2=new Person();        per1.name="张三";        per1.age=30;        per2.name="李四";        per2.age=33;        per2=per1;                per1.tell();        per2.tell();    }}

上述程序运行结果为：

姓名:张三,年龄:30
姓名:张三,年龄:30

从程序的输出结果可以发现可Test03一样。不过内存分配发生了一些变化，具体如下所示：

注意点：

1. Java本身提供垃圾收集机制（Garbage Collection,GC），会不定期施放不用的内存空间，只要对象不用了，就会等待GC释放空间，如上面堆内存中的name="李四";age=33。
2. 一个栈内存只能指向一个对内存空间，如果要想再指向其他的堆内存空间，则必须先断开已有的指向才能分配新的指向。

java中常用的内存区域

在java中主要存在4块内存空间，这些内存的名称及作用如下：

1. 栈内存空间：保存所有的对象名称（更准确地说是保存了引用的堆内存空间的地址）
2. 堆内存空间：保存每个对象的具体属性内容。
3. 全局数据区：保存static类型的属性。
4. 全局代码区：保存所有的方法定义。