java 内存结构管理类 java类的内存结构

admin2024-06-01  6

JAVA虚拟机内部体系结构:

方法区:

1. 将被装载类型的信息放到方法区

2. 方法区中包含了在整个程序中永远唯一的元素(类的代码信息、常量、静态变量、字符串常量)

3. 被所有线程共享

堆:

1. 存储的全部都是对象(即new出来的东东)

2. JVM只有一个堆区,被所有线程共享

3. 堆是不连续的内存空间,是由new分配的,获得比较灵活,但是速度慢。

栈:

1. 每个线程一个栈,栈中的数据是私有的,其他栈不能访问

2. 局部变量在栈中存放

3. 栈是一块连续的内存空间,由系统自动分配,速度快。

在函数调用时,第一个进栈的是主函数中后的下一条指令(函数调用语句的下一条可执行语句)的地址,然后是函数的各个参数,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向最开始存的地址,也就是主函数中的下一条指令,程序由该点继续运行。

程序运行过程内存分析:

public class TestMemory{
 
 public static void main(String[] args){
 int i = 3;
 Man man = new Man();
 man.name="gao";
 man.age=18;
 
 String str = "nihao";
 String str2 = "nihao";
 String str3 = new String("hi");
 String str4 = new String("hi");
 }
}
class Man{
 String name;
 int age; 
}

字符串在内存中的表示形式:

String类对象称作不可变的字符串,这样的话编译器可以安排共享的字符串,同时也意味着String类中不提供这样的方法,它可以改变已存在的字符串中的单个字符。

Java中的字符串分配又有点特殊,如果直接声明称这样:String s1 = “hello”,则”hello”字符串是在内存中方法区的字符串池中分配,如果再次有需要用到”hello”,就直接在字符串池中查看有没有存在此字符 串,如果有则直接用,没有则创建。如果声明成String s3 = new String(”hello”),则”hello”是在堆内存中分配。

测试代码:

public class Sample { // 运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区
 /** 范例名称 */
private String name; // new Sample实例后, name 引用放入栈区里, name 对象放入堆里
 /** 构造方法 */
public Sample(String name) {
this.name = name;
 }
 /** 输出 */
public void printName() { // print方法本身放入 方法区里。
 System.out.println(name);
 }
}
public class AppMain{ 
// 运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区
public static void main(String[] args){ // main 方法本身放入方法区。
 Sample test1 = new Sample( " 测试1 " ); // test1是引用,所以放到栈区里,
 Sample test2 = new Sample( " 测试2 " );// Sample是自定义对象应该放到堆里面
 test1.printName();
 test2.printName();

 } 
}
public class AppMain{ 
// 运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区
public static void main(String[] args){ // main 方法本身放入方法区。
 Sample test1 = new Sample( " 测试1 " ); // test1是引用,所以放到栈区里,
 Sample test2 = new Sample( " 测试2 " );// Sample是自定义对象应该放到堆里面
 test1.printName();
 test2.printName();

 } 
}
public class Sample { // 运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区
 /** 范例名称 */
private String name; // new Sample实例后, name 引用放入栈区里, name 对象放入堆里
 /** 构造方法 */
public Sample(String name) {
this.name = name;
 }
 /** 输出 */
public void printName() { // print方法本身放入 方法区里。
 System.out.println(name);
 }
}
public class AppMain{ 
// 运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区
public static void main(String[] args){ // main 方法本身放入方法区。
 Sample test1 = new Sample( " 测试1 " ); // test1是引用,所以放到栈区里,
 Sample test2 = new Sample( " 测试2 " );// Sample是自定义对象应该放到堆里面
 test1.printName();
 test2.printName();

 } 
}

OK,让我们开始行动吧,出发指令就是:“java AppMain”,包包里带好我们的行动向导图,Let’s GO!



系统收到了我们发出的指令,启动了一个Java虚拟机进程,这个进程首先从classpath中找到AppMain.class文件,读取这个文件中的二进制数据,然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中。这一过程称为AppMain类的加载过程。
接着,Java虚拟机定位到方法区中AppMain类的Main()方法的字节码,开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是:
Sample test1=new Sample("测试1");
语句很简单啦,就是让java虚拟机创建一个Sample实例,并且呢,使引用变量test1引用这个实例。貌似小case一桩哦,就让我们来跟踪一下Java虚拟机,看看它究竟是怎么来执行这个任务的:

1、 Java虚拟机一看,不就是建立一个Sample实例吗,简单,于是就直奔方法区而去,先找到Sample类的类型信息再说。结果呢,嘿嘿,没找到@@,这会儿的方法区里还没有Sample类呢。可Java虚拟机也不是一根筋的笨蛋,于是,它发扬“自己动手,丰衣足食”的作风,立马加载了Sample类,把Sample类的类型信息存放在方法区里。

2、 好啦,资料找到了,下面就开始干活啦。Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Sample实例分配内存, 这个Sample实例持有着指向方法区的Sample类的类型信息的引用。这里所说的引用,实际上指的是Sample类的类型信息在方法区中的内存地址,其实,就是有点类似于C语言里的指针啦~~,而这个地址呢,就存放了在Sample实例的数据区里。

3、 在JAVA虚拟机进程中,每个线程都会拥有一个方法调用栈,用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程,栈中的每一个元素就被称为栈帧,每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈压入一个新帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。OK,原理讲完了,就让我们来继续我们的跟踪行动!位于“=”前的Test1是一个在main()方法中定义的变量,可见,它是一个局部变量,因此,它被会添加到了执行main()方法的主线程的JAVA方法调用栈中。而“=”将把这个test1变量指向堆区中的Sample实例,也就是说,它持有指向Sample实例的引用。

OK,到这里为止呢,JAVA虚拟机就完成了这个简单语句的执行任务。参考我们的行动向导图,我们终于初步摸清了JAVA虚拟机的一点点底细了,COOL!

接下来,JAVA虚拟机将继续执行后续指令,在堆区里继续创建另一个Sample实例,然后依次执行它们的printName()方法。当JAVA虚拟机执行test1.printName()方法时,JAVA虚拟机根据局部变量test1持有的引用,定位到堆区中的Sample实例,再根据Sample实例持有的引用,定位到方法去中Sample类的类型信息,从而获得printName()方法的字节码,接着执行printName()方法包含的指令。

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