java变量与内存深入了解

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在我看来，学习java最重要是要理解what(这东西是什么)，why(为什么要用它)，where(在哪用它)，how(怎么用)。所以接下来，我都是以这样的思想来和大家交流，从最基础的知识讲起。如果有啥出错的，欢迎大家前来批评。本人虚心接纳。

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一.前言

         对于变量，我们再熟悉不过了，谁都知道声明一个变量，赋值。其实一直以来，变量也并不简单，我们很少系统地整理分类，更少研究变量对应的储存结构，这次就深入地了解一下变量，以及常量。

二.What(什么是变量，先从变量说起)

1.变量的简单定义：通俗来说，变量就是可以被改变的数据。在程序中声明变量的语法格式如下： 数据类型 变量名称= 值  例如：int x= 1，数据类型定义这个变量是什么类型的（有整型，浮点型等），变量名称只是个别名，值就是对应的数据。

2.变量的深入定义：由上面可知，变量就是一个可改变的数据，既然是数据，在计算机中肯定有对应的存储空间来存储这个数据。也就是说，变量其实就是内存中的一个存储空间，用来存储数据。那这么说，声明一个变量，也就是相当于变量空间的开辟，那么，变量的深入定义还对应上面简单定义哪些呢？

(1).声明一个变量=变量空间的开辟

(2).变量的数据类型=这个空间要存储什么数据？

(3).变量名称=这个空间叫什么名字？

(4).变量的值=这个空间的第一次数据是什么？

那么， 这些变量空间究竟在哪里呢？其实这些变量空间对应计算机内存的堆栈，下面会详细讲解。

3.变量的分类

(1).按声明的位置来分类：

a.成员变量：声明在方法之外的变量，不过没有 static 修饰。可以不设值，因为有默认值（下面数据类型会有默认值）。

b.局部变量：声明在类的方法中的变量。必须对其初始化，否则编译不过。

c.类变量：声明在方法之外的变量，用 static 修饰。

(2).按数据类型划分（也就是定义数据是什么类型）

a.基本数据类型：

                       byte：在内存中占8位(bit)，即1个字节，取值范围-128~127，默认值0

                       short：短整型，在内存中占16位，即2个字节，取值范围-32768~32717，默认值0

                       int：整型，用于存储整数，在内在中占32位，即4个字节，取值范围-2147483648~2147483647，默认值0

                       long：长整型，在内存中占64位，即8个字节-2^63~2^63-1，默认值0L

                       float：浮点型，在内存中占32位，即4个字节，用于存储带小数点的数字（与double的区别在于float类型有效小数点只有6~7位），默认值0

                       double：双精度浮点型，用于存储带有小数点的数字，在内存中占64位，即8个字节，默认值0

                       char：字符型，用于存储单个字符，占16位，即2个字节，取值范围0~65535，默认值为空

                       boolean：布尔类型，占1个字节，用于判断真或假（仅有两个值，即true、false），默认值false

注意：整型、实型（常量）、字符型数据可以混合运算。运算中，不同类型的数据先转化为同一类型，然后进行运算。                

转换从低级到高级：byte,short,char—> int —> long—> float —> double

(1).强制类型转换： 转换过程中可能导致溢出或损失精度

(2).自动类型转换：必须满足转换前的数据类型的位数要低于转换后的数据类型，例如: short数据类型的位数为16位，就可以自动转换位数为32的int类型，同样float   数据类型的位数为32，可以自动转换为64位的double类型。

b.引用数据类型： 除了8中基本类型以外剩下的都是引用类型（类，接口，数组等，后面详细介绍,new的是引用类型）

String：一定要注意，string是引用类型，不是基本类型。

那么，就有人问了，基本类型和引用类型有啥区别，啥是引用类型，这就有很大学问了，顺便也扯上了变量内存结构了。

(3).详细讲解基本类型和引用类型的区别以及两者在内存的存储位置

a.上面说过了变量声明就是一个内存空间的开辟，那这些内存空间在哪呢？

首先了解一下java内存结构：JVM分了5片内存：

1.程序计数器：记录程序执行到哪一个指令

2.本地方法栈：与虚拟机栈功能相似，不过虚拟机栈为java方法服务，本地方法栈为Native方法服务

3.方法区：存放字节码，常量 ，静态变量,是一个共享的区域

4.虚拟机栈：执行方法其实就是栈帧入栈，出栈的过程，因为是跟方法有关的，而且局部变量常常在方法中，所以栈存储的是局部变量

5.堆：存放引用类型，成员变量

注意：(1).我们接触最多的是堆和栈（虚拟机栈），这里一定要注意这两个的区别。

(2).栈主要是存储方法帧的，每执行一个方法的时候，就会为该方法创建一个栈帧，使其入栈。然而局部变量一般随着方法生成而存在，所以局部变量存储在栈中。

(3).堆一般用来存放引用型对象，以及对应的成员变量，当对象创建时，会在堆中开辟一块地址，并给这个对象的成员变量使用。

b.基本类型没什么好说的，就是一个空间存储数.但注意：很多网上教程会说，基本类型是存在栈中，这是错误的，因为基本类型也分成员变量和局部变量，局部变量随着方法入栈就存在栈中，而成员变量会随着对象在堆中空间的开辟而存储在堆中。例如： int[] a=new int[]{1,2}; 由于new了一个对象，所以new int[]{1,2}这个对象时存储在堆中的，也就是说1,2这两个基本数据类型是存储在堆中。

c.引用类型就比较特别，引用类型占用两块内存，一个栈，一个堆， 栈中存放的是堆中的地址。啥意思？什么是引用类型？举个简单例子，一间房子，我可以在里面 放置家具，放完后用钥匙锁着，把钥匙放在抽屉里面，那我想找某个家具是不是通过钥匙来找到房间再进去找家具。从这个例子我们可以对应一下，房间就是内存堆开辟的空间，家具就是数 据，钥匙就相当于引用类型（堆中的地址），抽屉相当于栈，具体的数据放在堆上，引用类型放在栈上。例如：String s=new String("hello world")，new出来的hello world是存放在堆中，并且将这个堆地址给栈中s来保存。

(4).变量的作用域：

a.从定义上说，变量作用域到大括号结束，出了大括号就就不存在了

b.从内存上解释，一个类中什么时候有大括号的存在？只有两种情况，一个是类两端有大括号，例如：public class Person{}，还有是类里面的方法有大括号，例如：public void a(){}。先说类里面的方法，上面也说了，执行完这个函数就相当于出栈，那么局部变量也当然随着函数的结束而销毁，大括号等同于这个类或方法已经执行完了,也就是说作用域只在大括号内，出了大括号就意味着函数结束了，也就是出栈了，变量作用域就无效了。同理，类两端里面是全局变量，执行到大括号也就是类被释放了，对应的全局变量也没了。

(5).举个例子说明一下

上面方法执行流程为：

1.main方法的栈帧入栈，在main的帧当中有一个a= 20;

2.当执行show(a)时，此时传入了一个参数a= 20;执行show方法，show方法的栈帧入栈,第一次打印结果为a= 20,a改为50,再次打印 结果为：a = 50;

3.当执行完show方法后，show方法的栈帧就会出栈;

4.此时栈中只有一个main方法的栈帧,所以在执行完show方法后，再去打印a ,此时a = 20;

   三.总结

           1.这篇文章更多是强调变量对应的内存关系，详细了解堆栈，一定要明确好关系。

2.引用型基本上都是new出来的，string特别点，引用型new出来的内容放在堆上，地址存放在栈上。

3.基本类型也分成员变量和局部变量，局部变量随着方法入栈就存在栈中，而成员变量会随着对象在堆中空间的开辟而存储在堆中。

4.局部变量是存储在栈中，成员变量是存放在堆中（因为随着类的创建生成，类创建是在堆上）。

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