java中的堆，栈和方法区（转）

来源：https://www.cnblogs.com/iliuyuet/p/5603618.html

https://blog.csdn.net/lin542405822/article/details/80338256

https://www.cnblogs.com/yangmengdx3/p/4690953.html

关于java中堆栈的存储，先要说一下java的数据类型：

基本类型： 共有8种，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char。这种类型的定义是通过诸如int a = 3; long b = 255L;的形式来定义的，称为自动变量。值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。如int a = 3; 这里的a是一个指向int类型的引用，指向3这个字面值。这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面，程序块退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于栈中。栈的存取速度要比堆快。每个线程都有自己独立的栈，当方法执行完毕，栈里面的内存空间就会自动被回收，而堆在整个JVM中只有一个（所以堆中的数据可被多个线程共享），堆里面的内存空间由GC来负责回收。

包装数据类型：如Integer, String, Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于堆中，Java用new()语句来显示地告诉编译器，在运行时才根据需要动态创建，因此比较灵活，但缺点是要占用更多的时间。

注意：String是一个特殊的包装类数据。即可以用String str = new String("abc");的形式来创建，也可以用String str = "abc"；的形式来创建。前者是规范的类的创建过程，即在Java中，一切都是对象，而对象是类的实例，全部通过new()的形式来创建。Java 中的有些类，如DateFormat类，可以通过该类的getInstance()方法来返回一个新创建的类，似乎违反了此原则。其实不然。该类运用了单例模式来返回类的实例，只不过这个实例是在该类内部通过new()来创建的，而getInstance()向外部隐藏了此细节。

下面举些例子来说明：

关于String str = "abc"的内部工作。Java内部将此语句转化为以下几个步骤：

(1)先定义一个名为str的对String类的对象引用变量：String str；

(2)在栈中查找有没有存放值为"abc"的地址，如果没有，则开辟一个存放字面值为"abc"的地址，接着创建一个新的String类的对象o，并将o的字符串值指向这个地址，而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象o。如果已经有了值为"abc"的地址，则查找对象o，并返回o的地址。

(3)将str指向对象o的地址。

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为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true

注意，我们这里并不用str1.equals(str2)；的方式，因为这将比较两个字符串的值是否相等。==号，根据JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值（也就是栈中对象的应用相同！！！）。而我们在这里要看的是，str1与str2是否都指向了同一个对象。
事实上：JVM在栈中创建了两个引用str1和str2，但在堆中只创建了一个对象，而且两个引用都指向了这个对象。

我们再来更进一步，将以上代码改成：

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 = "bcd";
System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc
System.out.println(str1==str2); //false

这就是说，赋值的变化导致了类对象引用的变化，str1指向了另外一个新对象！而str2仍旧指向原来的对象。上例中，当我们将str1的值改为"bcd"时，JVM发现在栈中没有存放该值的地址，便开辟了这个地址，并创建了一个新的对象，其字符串的值指向这个地址。

我们再接着看以下的代码。

String str1 = new String("abc");
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //false

创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。

事实上，String类被设计成为不可改变(immutable)的类。如果你要改变其值，可以，但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象，然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。这个创建过程虽说是完全自动进行的，但它毕竟占用了更多的时间。在对时间要求比较敏感的环境中，会带有一定的不良影响。

我们写代码时的注意点：

(1)我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！唯一可以肯定的是，指向 String类的引用被创建了。至于这个引用到底是否指向了一个新的对象，必须根据上下文来考虑，除非你通过new()方法来显要地创建一个新的对象。因此，更为准确的说法是，我们创建了一个指向String类的对象的引用变量str，这个对象引用变量指向了某个值为"abc"的String类。清醒地认识到这一点对排除程序中难以发现的bug是很有帮助的。

(2)使用String str = "abc"；的方式，可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。这个思想应该是享元模式的思想，但JDK的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。

(3)当比较包装类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==。

(4)由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。

堆栈中数据的创建和清理

1. 基本数据类型、对象的引用，局部变量都是存放在栈内存中的。

它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，栈被线程私有。

基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配。

栈内存中的数据，没有默认初始化值，需要手动设置。
2. new创建的实例化对象及数组，是存放在堆内存中的，当堆内存中的数据不再被栈引用时，就会被gc回收。

　这块区域也是线程共享的。

堆内存中所有的实体都有内存地址值，并且都有默认的初始值。

3.方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间。静态变量 +常量+类信息+运行时常量池存在方法区中，实例变量存在堆内存中。
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。
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。

例：

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();

　　}

}     

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);

　　}

}

下面是一些从其他的地方找的能加深理解的例子（https://www.cnblogs.com/ibelieve618/p/6380328.html）

例1：

main()
　　int x=1;
show ()
　　int x=2

主函数main()中定义变量int x=1，show()函数中定义变量int x=1。最后show()函数执行完毕。

以上程序执行步骤：

第1步——main()函数是程序入口，JVM先执行，在栈内存中开辟一个空间，存放int类型变量x，同时附值1。
第2步——JVM执行show()函数，在栈内存中又开辟一个新的空间，存放int类型变量x，同时附值2。
　　　　　此时main空间与show空间并存，同时运行，互不影响。
第3步——show()执行完毕，变量x立即释放，空间消失。但是main()函数空间仍存在，main中的变量x仍然存在，不受影响。

例2：

main()
　　int[] x=new int[3];
　　x[0]=20
　　x=null;

以上步骤执行步骤
第1、2步——与示例2完全一样，略。

第3步——执行x=null;
　　null表示空值，即x的引用数组内存地址0x0045被删除了，则不再指向堆中的数组。此时，堆中的数组不再被x使用了，即被视为垃圾，JVM会启动垃圾回收机制，不定时自动删除。

例3：

Car c=new Car;
c.num=5;
Car c1=c;
c1.color="green";
c.run();

Car c1=c，这句话相当于将对象复制一份出来，两个对象的内存地址值一样。所以指向同一个实体，对c1的属性修改，相当于c的属性也改了。

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