Java基础知识强化03:Java中的堆与栈

1.在JVM中,内存分为两个部分,Stack(栈)和Heap(堆),这里,我们从JVM的内存管理原理的角度来认识Stack和Heap,并通过这些原理认清Java中静态方法和静态属性的问题。

一般,JVM的内存分为两部分:Stack和Heap。 

注意:

java程序运行时,数据会分区存放,heap、stack、method。

类的对象放在heap(堆)中,所有的类对象都是通过new方法创建,创建后,在stack(栈)会创建类对象的引用(内存地址)。

stack的区域很小,只有1M,特点是存取速度很快,所以在stack中存放的都是快速执行的任务,比如static变量,static方法,基本数据类型的数据,和对象的引用(reference).

method(方法区)又叫静态区,存放所有的class和静态变量,方法区存放的是整个程序中唯一的元素,如class和static变量。

method区可以被所有的线程共享,这一点和heap一样。

2.Heap(堆)是JVM的内存数据区。Heap 的管理很复杂,每次分配不定长的内存空间,专门用来保存对象的实例。在Heap 中分配一定的内存来保存对象实例,实际上也只是保存对象实例的属性值,属性的类型和对象本身的类型标记等,并不保存对象的方法(方法是指令,保存在Stack中),在Heap中分配一定的内存保存对象实例和对象的序列化比较类似。而对象实例在Heap 中分配好以后,需要在Stack中保存一个4字节的Heap 内存地址,用来定位该对象实例在Heap 中的位置,便于找到该对象实例。

 

Stack的内存管理是顺序分配的,而且定长,不存在内存回收问题;而Heap 则是随机分配内存,不定长度,存在内存分配和回收 的问题;因此在JVM中另有一个GC进程,定期扫描Heap ,它根据Stack中保存的4字节对象地址扫描Heap ,定位Heap 中这些对象,进 行一些优化(例如合并空闲内存块什么的),并且假设Heap 中没有扫描到的区域都是空闲的,统统refresh(实际上是把Stack中丢 失了对象地址的无用对象清除了)。

 

我们首先要搞清楚的是什么是数据以及什么是指令。然后要搞清楚对象的方法和对象的属性分别保存在哪里。

1)方法本身是指令的操作码部分,保存在Stack中;
2)方法内部变量作为指令的操作数部分,跟在指令的操作码之后,保存在Stack中(实际上是简单类型保存在Stack中,对象类型在Stack中保存地址,在Heap 中保存值);上述的指令操作码和指令操作数构成了完整的Java 指令。
3)对象实例包括其属性值作为数据,保存在数据区Heap 中。

非静态的对象属性作为对象实例的一部分保存在Heap 中,而对象实例必须通过Stack中保存的地址指针才能访问到。因此能否访问到对象实例以及它的非静态属性值完全取决于能否获得对象实例在Stack中的地址指针。

非静态方法和静态方法的区别:

非静态方法有一个和静态方法很重大的不同:非静态方法有一个隐含的传入参数,该参数是JVM给它的,和我们怎么写代码无关,这个隐含的参数就是对象实例 在Stack中的地址指针。因此非静态方法(在Stack中的指令代码)总是可以找到自己的专用数据(在Heap 中的对象属性值)。当然非静态方法也必须获得该隐含参数,因此非静态方法在调用前,必须先new一个对象实例,获得Stack中的地址指针,否则JVM将 无法将隐含参数传给非静态方法。

静态方法无此隐含参数,因此也不需要new对象,只要class文件被ClassLoader load进入JVM的Stack,该静态方法即可被调用。当然此时静态方法是存取不到Heap 中的对象属性的。

总结一下该过程:当一个class文件被ClassLoader load进入JVM后,方法指令保存在Stack中,此时Heap 区没有数据。然后程序技术器开始执行指令,如果是静态方法,直接依次执行指令代码,当然此时指令代码是不能访问Heap 数据区的;如果是非静态方法,由于隐含参数没有值,会报错。因此在非静态方法执行前,要先new对象,在Heap 中分配数据,并把Stack中的地址指针交给非静态方法,这样程序技术器依次执行指令,而指令代码此时能够访问到Heap 数据区了。

静态属性和动态属性:

前面提到对象实例以及动态属性都是保存在Heap 中的,而Heap 必须通过Stack中的地址指针才能够被指令(类的方法)访问到。因此可以推断出:静态属性是保存在Stack中的,而不同于动态属性保存在Heap 中。正因为都是在Stack中,而Stack中指令和数据都是定长的,因此很容易算出偏移量,也因此不管什么指令(类的方法),都可以访问到类的静态属 性。也正因为静态属性被保存在Stack中,所以具有了全局属性。

JVM中,静态属性保存在Stack指令内存区,动态属性保存在Heap数据内存区。

 

时间: 2024-10-13 14:59:19

Java基础知识强化03:Java中的堆与栈的相关文章

java基础知识回顾之---java String final类普通方法的应用之“两个字符串中最大相同的子串”

/* * 3,两个字符串中最大相同的子串. * "qwerabcdtyuiop" * "xcabcdvbn" *  * 思路: * 1,既然取得是最大子串,先看短的那个字符串是否在长的那个字符串中. *   如果存在,短的那个字符串就是最大子串. * 2,如果不是呢,那么就将短的那个子串进行长度递减的方式取子串,去长串中判断是否存在. *   如果存在就已找到,就不用在找了. * 3.先找最大的子串,再递减子串找,找到,就停止 */ 原理图如图: 代码: publi

java基础知识回顾之---java String final类普通方法的应用之“子串在整串中出现的次数”

/* * 2 一个子串在整串中出现的次数. * "loveerlovetyloveuiloveoplove" * 思路: * 1,要找的子串是否存在,如果存在获取其出现的位置.这个可以使用indexOf完成. * 2,如果找到了,那么就记录出现的位置并在剩余的字符串中继续查找该子串, * 而剩余字符串的起始位是出现位置+子串的长度. * 3,以此类推,通过循环完成查找,如果找不到就是-1,并对 每次找到用计数器记录.  * 使用 indexOf()获取某个字符子串在整串中的位置,还使用

java基础知识回顾之java Thread类学习(八)--java多线程通信等待唤醒机制经典应用(生产者消费者)

 *java多线程--等待唤醒机制:经典的体现"生产者和消费者模型 *对于此模型,应该明确以下几点: *1.生产者仅仅在仓库未满的时候生产,仓库满了则停止生产. *2.消费者仅仅在有产品的时候才能消费,仓空则等待. *3.当消费者发现仓储没有产品可消费的时候,会唤醒等待生产者生产. *4.生产者在生产出可以消费的产品的时候,应该通知等待的消费者去消费. 下面先介绍个简单的生产者消费者例子:本例只适用于两个线程,一个线程生产,一个线程负责消费. 生产一个资源,就得消费一个资源. 代码如下: pub

java基础知识回顾之java Thread类学习(七)--java多线程通信等待唤醒机制(wait和notify,notifyAll)

1.wait和notify,notifyAll: wait和notify,notifyAll是Object类方法,因为等待和唤醒必须是同一个锁,不可以对不同锁中的线程进行唤醒,而锁可以是任意对象,所以可以被任意对象调用的方法,定义在Object基类中. wait()方法:对此对象调用wait方法导致本线程放弃对象锁,让线程处于冻结状态,进入等待线程的线程池当中.wait是指已经进入同步锁的线程,让自己暂时让出同步锁,以便使其他正在等待此锁的线程可以进入同步锁并运行,只有其它线程调用notify方

java基础知识回顾之java Thread类学习(六)--java多线程同步函数用的锁

1.验证同步函数使用的锁----普通方法使用的锁 思路:创建两个线程,同时操作同一个资源,还是用卖票的例子来验证.创建好两个线程t1,t2,t1线程走同步代码块操作tickets,t2,线程走同步函数封装的代码操作tickets,同步代码块中的锁我们可以指定.假设我们事先不知道同步函数用的是什么锁:如果在同步代码块中指定的某个锁(测试)和同步函数用的锁相同,就不会出现线程安全问题,如果锁不相同,就会发生线程安全问题. 看下面的代码:t1线程用的同步锁是obj,t2线程在操作同步函数的资源,假设不

java基础知识回顾之java Thread类学习(五)--java多线程安全问题(锁)同步的前提

这里举个例子讲解,同步synchronized在什么地方加,以及同步的前提: * 1.必须要有两个以上的线程,才需要同步. * 2.必须是多个线程使用同一个锁. * 3.必须保证同步中只能有一个线程在运行,锁加在哪一块代码 那么我们要思考的地方有:1.知道我们写的哪些是多线程代码 2.明确共享数据 3.明确多线程运行的代码中哪些语句是操作共享数据的.. 4.要确保使用同一个锁. 下面的代码:需求:两个存户分别往银行存钱,每次村100块,分三次存完. class bank{ private int

java基础知识回顾之---java String final类之intern方法

public class StringObjectDemo { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { String hello = "Hello", lo = "lo"; System.out.print((hello == "Hello") + " ");//true System.out.print((Other.hello == hel

java基础知识回顾之---java String final类普通方法的应用之“按照字节截取字符串”

/*需求:在java中,字符串“abcd”与字符串“ab你好”的长度是一样,都是四个字符.但对应的字节数不同,一个汉字占两个字节.定义一个方法,按照最大的字节数来取子串.如:对于“ab你好”,如果取三个字节,那么子串就是ab与“你”字的半个,那么半个就要舍弃.如果去四个字节就是“ab你”,取五个字节还是“ab你”.*/ 代码:其实是一个解码和编码的问题,要明白UTF-8码表和GBK码表的区别,UTF-8中用三个字节代表一个汉字,GBK使用2个字节代表一个汉字. 且在码表中都是用数字存放这些汉字.

java基础知识回顾之---java String final类 容易混淆的java String常量池内存分析

/** *   栈(Stack) :存放基本类型的变量数据和对象的引用,但对象本身不存放在栈中,而是存放在堆(new 出来的对象)或者常量池中(字符串常量对象存放  在常量池中). 堆(heap):存放所有new出来的对象. *   静态存储:存放静态成员(static定义的). 常量池(constant pool):在堆中分配出来的一块存储区域,存放储显式的String常量和基本类型常量(float.int等).另外,可以存储不经常改变的东西 *                       p