20、Java 运行时内部机制与异常处理详解

Java 运行时内部机制与异常处理详解

1. 内存管理与垃圾回收

在编程中，不同的语言对于内存的管理方式存在差异。像 Java 这类使用基于堆存储的语言，与在栈上分配局部变量的 C 语言有明显不同。在 C 语言里，当方法调用结束，栈上分配的局部变量所在区域可能会被自由覆盖，若之前在该区域分配了数组，数组的值也可能被覆盖，这容易引发各种错误。

而 Java 所有对象都在堆上分配，堆内存分配可能会导致碎片化问题，即虽然总的空闲存储足够满足大的分配请求，但这些空闲存储并非以一个连续的大块形式存在。为解决堆碎片化问题，运行时系统会定期重新组织堆，可能会重新定位一些正在使用的对象，不过这一过程除了耗时外，对应用程序是透明的，且多数算法在堆重组时需要应用程序暂停。

许多支持基于堆内存分配的语言，在需要更多内存时，有不同的处理方式。C 语言通过 malloc() 库调用，Java 则使用 “new” 运算符。在释放不再使用的内存方面，C 和 C++ 需要显式地进行内存释放，C 使用 free() 库调用，C++ 使用 delete() ，但这一过程容易出错，可能会造成 “内存泄漏”。Java 采用了不同的方法，将内存管理的负担从程序员身上转移到运行时存储管理器，其中的 “垃圾回收器” 负责自动回收不再使用的内存。

垃圾回收有其成本和好处。好处是减轻了程序员的负担，使软件更可靠，且调试程序更快；缺点是可能比显式内存管理的语言（如 C++）运行稍慢，因为垃圾回收器需要主动寻找可回收的内存。此外，垃圾回收作为运行时系统的隐式操作，可能会在不可预测的时间突然启动大量后台处理，但 Java 通过