Java內存的原型及工作原理是什么

這篇文章給大家介紹Java內存的原型及工作原理是什么，內容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

主要通過分析Java內存分配的棧、堆以以及常量池詳細的講解了其的工作原理。

一、java虛擬機內存原型

寄存器：我們在程序中無法控制棧：存放基本類型的數據和對象的引用，但對象本身不存放在棧中，而是存放在堆中堆：存放用new產生的數據靜態域：存放在對象中用static定義的靜態成員常量池：存放常量非RAM存儲：硬盤等***存儲空間。

二、常量池（constant pool）

常量池指的是在編譯期被確定，并被保存在已編譯的。class文件中的一些數據。除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數組）的常量值（final）還包含一些以文本形式出現的符號引用，比如：

1、類和接口的全限定名；

2、字段的名稱和描述符；

3、方法和名稱和描述符。

虛擬機必須為每個被裝載的類型維護一個常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個有序集和，包括直接常量（string,integer和floating point常量）和對其他類型，字段和方法的符號引用。對于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內存當中是以表的形式存在的， 對于String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來存儲文字字符串值，注意：該表只存儲文字字符串值，不存儲符號引 用。說到這里，對常量池中的字符串值的存儲位置應該有一個比較明了的理解了。在程序執行的時候，常量池 會儲存在Method Area,而不是堆中。

三、Java內存分配中的棧

棧的基本單位是幀（或棧幀）：每當一個java線程運行的時候， java虛擬機會為該線程分配一個java棧。該線程在執行某個java方法的時候， 向java棧壓入一個幀，這個幀用于存儲參數、局部變量、操作數、中間運算結果等。當這個方法執行完的時候，幀會從棧中彈出。Java棧上的所有數據是私有的，其他線程都不能該線程的棧數據。在函數中定義的一些基本類型的變量數據和對象的引用變量都在函數的棧內存中分配。當在一段代碼塊定義一個變量時，Java就在棧中 為這個變量分配內存空間，當該變量退出該作用域后，Java會自動釋放掉為該變量所分配的內存空間，該內存空間可以立即被另作他用。

四、Java內存分配中的堆

java虛擬機中的堆用來存放由new創建的對象和數組。 在堆中分配的內存，由Java虛擬機的自動的垃圾回收機制來管理堆的內存。簡單的說和棧相對，堆主要是用來存放java對象的，棧主要是用來存放對象引用的…在堆中產生了一個數組或對象后，還可以 在棧中定義一個特殊的變量，讓棧中這個變量的取值等于數組或對象在堆內存中的首地址，棧中的這個變量就成了數組或對象的引用變量。 引用變量就相當于是 為數組或對象起的一個名稱，以后就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數組或對象。引用變量就相當于是為數組或者對象起的一個名稱。

引用變量是普通的變量，定義時在棧中分配，引用變量在程序運行到其作用域之外后被釋放。而數組和對象本身在堆中分配，即使程序運行到使用new 產生數組或者對象的語句所在的代碼塊之外，數組和對象本身占據的內存不會被釋放，數組和對象在沒有引用變量指向它的時候，才變為垃圾，不能在被使用，但仍 然占據內存空間不放，在隨后的一個不確定的時間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是Java 比較占內存的原因。實際上，棧中的變量指向堆內存中的變量，這就是Java中的指針！

Java的堆是一個運行時數據區，類的（對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負責的，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，因為它是在運行時動態分配內存的，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。

棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數據可以共享。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。棧中主要存放一些基本類型的變量數據（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和對象句柄（引用）。

棧有一個很重要的特殊性，就是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，然后查找棧中是否有3這個值，如果沒找到，就將3存放進來，然后將a指向3.接著處理int b = 3;在創建完b的引用變量后，因為在棧中已經有3這個值，便將b直接指向3.這樣，就出現了a與b同時均指向3的情況。

這時，如果再令a=4;那么編譯器會重新搜索棧中是否有4值，如果沒有，則將4存放進來，并令a指向4;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。

要注意這種數據的共享與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共享是不同的，因為這種情況a的修改并不會影響到b, 它是由編譯器完成的，它有利于節省空間。而一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態，會影響到另一個對象引用變量。

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