Java值、引用和对象

概述

每种编程语言都有自己操作内存中元素的方式，有时候，程序员必须注意将要处理的数据是什么类型，是直接操纵元素，还是通过某种间接的表示来操纵对象。

在Java里面，这些操纵都得到了简化。

从数据的存储说起

首先我们必须搞清楚引用变量、值、对象在内存中是如何存储的，比如我们有如下几行代码。

int a=1;double b=1.23;object obj1=new object ();object  obj2=obj1;object  obj3=new object ();

以上代码中，我们声明了几个变量并对其设置了初始化值，但是这些变量初始化之后，编译器是如何给他们分配内存的呢？我们看下图。

在上图之中，我们可以看到，数据存储时涉及到一个栈和堆的概念。在Java中，所有的基本类型（java的基本数据类型共有8种，即int,short,long,byte,float,double,boolean,char）数据都是存储在栈中，所有非基本类型数据都是存储在堆中。

Java值、引用和对象

如上所定义的int a=1;这里的a是一个指向int类型的引用，指向1这个字面值，而int类型是基本类型，编译器先处理int a = 1；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1的地址，没找到，就开辟一个存放1这个字面值的地址，然后将a指向1的地址。编译器在处理基本类型时，基本都是按照这种操纵方式去处理。

我们再来看object obj1=new object ();这段代码，声明一个obj1对象时，具体步骤如下：

1. 先在栈中为对象的应用变量obj1分配内存空间；
2. 在堆内存中为object类的成员变量（如果有）分配内存；
3. 初始化object类的成员变量，为成员变量赋值；
4. 返回堆内存中对象的引用（地址）给引用变量obj1,以后就可以通过obj1来引用堆内存中的对象了。

一个类通过使用new运算符可以创建多个不同的对象实例，这些对象实例将在堆中被分配不同的内存空间，改变其中一个对象的状态不会影响其他对象的状态。比如：

object obj1=new object ();object obj3=new object ();

但是，如果有;

object obj1=new object ();object  obj2=obj1;

则在堆内存中只创建了一个对象实例，在栈内存中创建了两个对象引用，两个对象引用同时指向一个对象实例。

为什么基本数据类型要存储在栈中，而对象要存储在堆中？

堆栈：栈位于通用的RAM（随机访问存储器）中，但通过堆栈指针可以从处理器那里获得直接支持，通过堆栈指针的移动来分配和释放内存，这是一种非常快速的分配内存的方法，速度仅次于寄存器。创建程序时，Java系统必须知道存储在栈内的所有项的确切的生命周期，以便上下移动堆栈指针。这一约束限制了程序的灵活性，所以虽然某些Java数据存储于堆栈中，特别是对象引用，但是Java对象并不存储于其中。

堆：一种通用的内存池（也位于RAM区），用于存放所有的Java对象。
堆不同于堆栈的好处是：编译器不需要知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此，在堆里分配存储有很大的灵活性。当需要一个对象时，只需用new写一行简单的代码，当执行这行代码时，会自动在堆里进行存储分配。
当然，为这种灵活性必须要付出相应的代价：用堆进行存储分配和清理可能比用栈进行内存分配需要更多的时间。

程序设计中，因为使用new关键字所创建的对象都是存储在堆中，而对于基本数据类型来说，他们都是很小、很简单的数据类型，但是使用new关键字创建很小、很简单的对象往往不是很有效。所以对于基本数据类型，不用new来创建变量，而是创建一个并非引用的“自动”变量。这个变量直接存储“值”，并置于堆栈中，因此更加高效。