Java学习笔记之程序内存分配问题

Java程序内存分配问题

通过学习毕向东、马士兵老师的视频对java程序的内存分配的理解。

先介绍5张图片

图1是UNIX环境高级编程（第二版）的第七章 进程环境，第7.6节 C程序的存储空间布局。

图1 C程序的存储空间布局

书中文字说明

正文：CPU执行的机器指令部分

初始化的数据：通常称为数据段，包含了程序中明确赋值的变量，例如，C程序中任何函数之外的声明：int  max = 99；

未初始化的数据：通常称为bss段（blockstarted by symbol：符号开始块）在程序执行前，内核将此段中的数据初始化为0或空指针。例如，函数外的声明：

long  sum [ ] = 1000.

栈：自动变量以及临时变量都存放在此段

堆：通常在堆中进行动态分配存储空间。

图2是操作系统概念（第九版）的第二部分进程管理 第三章 进程 截图。

图2 内存中的进程

书中文字说明

Code：文本段 程序代码。

Data：数据段 全局变量 。 （注意：java中没有全局变量这一说法。）

Heap：堆区 程序运行期间动态的分配内存。

Stack：栈区 临时数据（例如函数参数、返回地址和局部变量）。

图3是马士兵老师的java视频截图

图3 马士兵java 视频内存分配图

马老师的观点是：

         Codesegment：代码区存放代码

         Datasegment：数据区存放静态变量和字符串常量

         Stack：栈区 存放局部变量

         Heap：堆区 存放new出来的东西。

图4是毕老师在讲“074_面向对象(Static关键字)”时，讲到方法区也称为共享区或者数据区，毕老师把code区和data区放在一起了，如图4所示。

图4 根据毕老师java视频讲解画出的内存分配图

图5是本人根据图2结合图3改变而来的。

图5 改动后的内存分配图

本文以图5为主讲述java程序在内存中的分配

1、  代码区：加载要执行的程序代码

2、  数据区：存放程序中用static关键字修饰的静态变量和字符串常量

3、  堆区：new出来的东西，包括有名对象和匿名对象，类的成员变量（实例变量）

4、  栈区：保存临时数据，如局部变量，函数参数，函数返回值，函数入栈时所需保存的信息

以TestPerson.java为例讲解内存具体分配情况

TestPerson.javaclass Person {        String name ;        private static String city = "中国";        int age ;        public Person(String name,int age)   {//super(); == Object();                this.name = name ;                 this.age = age ;        }        public String talk()   {return "我是："+this.name+"，今年： "+this.age+"岁，来自： "+city;        }}public class TestPerson {publicstatic void main(String[] args)  {Person p1 = new Person("张三",22);System.out.println(p1.talk()) ;}}

TestPerson.java内存分配图

图6 函数加载过程

程序TestPerson.java执行过程说明

1、把code区的主函数main( )入栈，图6序号1所示。

2、定义一个对象引用变量p1（栈中分配），图6序号2所示。

3、在new出对象前先将该类对应构造函数Person(String name, int age)入栈，图6序号3所示。

4、执行Person(Stringname, int age)构造函数时，先调用超类Object的默认无参构造函数Object( )，将其入栈，图6序号4所示。

5、超类构造函数Object()执行完毕后，它的栈空间被弹出，接着继续执行Person类的构造函数Person(String name, int age)自己的函数体，如图7所示。

6、  在new对象时，随着类的加载，静态变量 city 优先在数据块中分配存储空间。如图7序号5所示。

7、  在new对象时，将字符串实参"张三"分配到数据区(图7序号6所示)，并赋值给构造函数Person(Stringname, int age)的形参neme（栈中分配空间），

即name = "张三"如图中黄色虚线。而形参name 又赋值给类Person的成员变量name，即this.name = name如图7中红色虚线，所以成员变量name也指向数

据区的"张三"，即this.name= "张三"如图7中红色实线。

8、  将实参变量22赋值给构造函数的形参age（栈中分配空间），即age= 22，如图7中红色方框所示，形参age又赋值给类Person的成员变量age，

即this.age = age =22，如图中绿色虚线所示。

9、  构造函数执行完毕后，它的函数体内的临时变量消失，函数栈空间被弹出，只剩下引用变量P1指向堆中new出的对象，（即P1保存该对象的在堆空间的地

址），如图8所示。接着继续执行主函数中的System.out.println()函数。如图9所示

图7对象new出对象的过程

图8 对象 new出后的情况

10、执行主函数中System.out.println(p1.talk())函数，先把println()函数入栈(图9中绿色虚线框)，又因为println调用了对象p1的talk( )函数，所以把talk( )加载到

栈顶，如图9中红色虚线框所示。

图9 函数出栈过程

11、当talk( )函数执行完毕后，它的栈块被弹出，对象消失。p1不再指向堆空间中new出的对象，接着执行println( )函数，如图10所示。

12、当println( )函数执行完毕后，它的栈块被弹出，接着执行main（）函数，如图10所示

13、此时main函数也执行完毕，它的栈块被弹出。引用变量p1消失，如图10所示。

14、整个程序执行完毕后，由java虚拟机的垃圾回收站负责回收堆中的空间。

15、栈中的空间是自动释放的，当栈中临时变量的生命周期结束或函数调用结束函数出栈时，相应的栈空间就自动释放了。

16、疑问：数据区的静态变量city和字符串常量“张三”不知道由谁释放，难道也是java虚拟机的垃圾回收机制负责回收吗？？

图10程序执行结束

通过学习两位老师的视频和查看相关书籍，对java程序在内存中的分配做出了自己的理解，总感觉某些地方理解的有误，甚至有些地方的描述可能有点牵强附会，请大家批评指正，谢谢。