java学习--jvm内存初学

JAVA的JVM的内存可分为3个区：堆(heap)、栈(stack)和方法区(method)

堆区:
1.存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令)
2.jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身
栈区:
1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)，对象都存放在堆区中
2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。
3.栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。
方法区:
1.又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。
2.方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。
为了更清楚地搞明白发生在运行时数据区里的黑幕，我们来准备2个小道具（2个非常简单的小程序）。
AppMain.java

 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是自定义对象应该放到堆里面

Sample test2 = new  Sample( " 测试2 " );

test1.printName();

test2.printName();

}

} 
Sample.java

 public   class  Sample        //运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区

{

/** 范例名称 */

private  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);

}

} 
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。

在class文件中，“常量池”是最复杂也最值得关注的内容。

　　Java是一种动态连接的语言，常量池的作用非常重要，常量池中除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值还，还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如：

　　类和接口的全限定名；

　　字段的名称和描述符；

　　方法和名称和描述符。

　　在C语言中，如果一个程序要调用其它库中的函数，在连接时，该函数在库中的位置（即相对于库文件开头的偏移量）会被写在程序中，在运行时，直接去这个地址调用函数；

　　而在Java语言中不是这样，一切都是动态的。编译时，如果发现对其它类方法的调用或者对其它类字段的引用的话，记录进class文件中的，只能是一个文本形式的符号引用，在连接过程中，虚拟机根据这个文本信息去查找对应的方法或字段。

　　所以，与Java语言中的所谓“常量”不同，class文件中的“常量”内容很非富，这些常量集中在class中的一个区域存放，一个紧接着一个，这里就称为“常量池”。

java中的常量池技术，是为了方便快捷地创建某些对象而出现的，当需要一个对象时，就可以从池中取一个出来（如果池中没有则创建一个），则在需要重复重复创建相等变量时节省了很多时间。常量池其实也就是一个内存空间，不同于使用new关键字创建的对象所在的堆空间。本文只从java使用者的角度来探讨java常量池技术，并不涉及常量池的原理及实现方法。个人认为，如果是真的专注java,就必须对这些细节方面有一定的了解。但知道它的原理和具体的实现方法则不是必须的。

常量池中对象和堆中的对象

[java]  view plain  copy

1. public class Test{  
2.   
3. Integer i1=new Integer(1);  
4.    Integer i2=new Integer(1);  
5. //i1,i2分别位于堆中不同的内存空间  
6.   
7.    System.out.println(i1==i2);//输出false  
8.   
9.   
10.    Integer i3=1;  
11.    Integer i4=1;  
12. //i3,i4指向常量池中同一个内存空间  
13.   
14.    System.out.println(i3==i4);//输出true  
15.   
16. //很显然，i1,i3位于不同的内存空间  
17.   
18. System.out.println(i1==i3);//输出false  
19.   
20. }  

8种基本类型的包装类和对象池

java中基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，这些类是Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean,另外两种浮点数类型的包装类则没有实现。另外Byte,Short,Integer,Long,Character这5种整型的包装类也只是在对应值小于等于127时才可使用对象池，也即对象不负责创建和管理大于127的这些类的对象。以下是一些对应的测试代码：

[java]  view plain  copy

1. public class Test{  
2.   
3. public static void main(String[] args){  
4.   
5.    //5种整形的包装类Byte,Short,Integer,Long,Character的对象，  
6.   
7.    //在值小于127时可以使用常量池  
8.   
9.    Integer i1=127;  
10.   
11.    Integer i2=127;  
12.   
13.    System.out.println(i1==i2)//输出true  
14.   
15.    //值大于127时，不会从常量池中取对象  
16.   
17.    Integer i3=128;  
18.   
19.    Integer i4=128;  
20.   
21.    System.out.println(i3==i4)//输出false  
22.   
23.    //Boolean类也实现了常量池技术  
24.   
25.    Boolean bool1=true;  
26.   
27.    Boolean bool2=true;  
28.   
29.    System.out.println(bool1==bool2);//输出true  
30.   
31.    //浮点类型的包装类没有实现常量池技术  
32.   
33.    Double d1=1.0;  
34.   
35.    Double d2=1.0;  
36.   
37.    System.out.println(d1==d2)//输出false  
38.   
39.    
40.   
41. }  
42.   
43. }  

String也实现了常量池技术

String类也是java中用得多的类，同样为了创建String对象的方便，也实现了常量池的技术,测试代码如下:

[java]  view plain  copy

1. public class Test{  
2.   
3. public static void main(String[] args){  
4.   
5. //s1,s2分别位于堆中不同空间  
6.   
7. String s1=new String("hello");  
8.   
9. String s2=new String("hello");  
10.   
11. System.out.println(s1==s2)//输出false  
12.   
13. //s3,s4位于池中同一空间  
14.   
15. String s3="hello";  
16.   
17. String s4="hello";  
18.   
19. System.out.println(s3==s4);//输出true  
20.   
21. }  
22.   
23. }  

最后

细节决定成败，写代码更是如此。

在JDK5.0之前是不允许直接将基本数据类型的数据直接赋值给其对应地包装类的，如：Integer i = 5; 

但是在JDK5.0中支持这种写法，因为编译器会自动将上面的代码转换成如下代码：Integer i=Integer.valueOf(5);  

这就是Java的装箱.JDK5.0也提供了自动拆箱. Integer i =5;  int j = i;  

Integer的封装：

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1. public static Integer valueOf(int i) {    
2.     final int offset = 128;    
3.     if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache     
4.         return IntegerCache.cache[i + offset];    
5.     }    
6.       return new Integer(i);    
7.  }    
8.     
9.     
10. private static class IntegerCache {    
11.     
12.         
13.     
14. private IntegerCache(){}    
15. static final Integer cache[] = new Integer[-(-128) + 127 + 1];    
16.     static {    
17.         for(int i = 0; i < cache.length; i++)    
18.         cache[i] = new Integer(i - 128);    
19.     }    
20. }    

由于cache[]在IntegerCache类中是静态数组，也就是只需要初始化一次，即static｛......｝部分，所以，如果Integer对象初始化时是-128~127的范围，就不需要再重新定义申请空间，都是同一个对象---在IntegerCache.cache中，这样可以在一定程度上提高效率。