Java复习2.程序内存管理

前言：

国庆节的第三天，大家都回家了，一个人在宿舍好无聊。不过这年头与其说是出去玩不如是说出去挤，所以在学校里还是清闲的好。找工作不用担心了，到时候看着你们慢慢忙；插个话题，大学都没有恋爱过，总之各种原因了；大学毕业之后希望可以早点成家立业，不想一个人飘着了，所以看我笔记的人最好的是给我介绍女朋友了，PS非诚勿扰。

开始正题：之前学习了C++的内存管理，对于写程序有很大的帮助。最近在复习Java，虽然Java没有和C++那样复杂的内存操作，但是编写代码的时候还是要关注Java程序的内存管理知识。好的我们结合C/C++和Java的内存管理整理一下程序的内存管理。

1.首先看一下C++的一段代码：

char *a = "yang";  //  yang是保存在常量存储区的， a只是一个指针，a的内容是指向这个字符串的首地址。

char *b = "yang";// 同样 b也是一个指针，b的内容也是一个地址，指向在常量存储区的yang首地址。

cout << a << endl; // yang

cout << b << endl; // yang //输出这两个字符串，都是yang

// 我们看一下a，b 中的内容是什么，就是一个地址，指向yang的首地址 所以输出是一样的。同理之后的判断也就当然是a==b了。

printf("a=%d\n",a); // int 地址空间

printf("b=%d\n",b); // int 地址空间

if(a==b) {

cout << "a==b" << endl;  // a == b

}else{

cout << "a!=b" << endl;

}

C++的程序内存就先复习这么多，我们转入到Java

public static final String str0 = "yang";

// yang 这个字符串是保存在String Pool中的，str0也相当于一个地址，指向的是在内存中的yang的拷贝，之后所有在string pool 中的yang，如果不是new的字符串，那么访问的都是在内存中的String pool 的拷贝（如果你问我什么是String Pool，建议自己google一下）；

public static void main(String[] args) {

// TODO Auto-generated method stub

final String str1 = "yang";

final String str2 = "yang";

String str4 = "yang";

String str5 = "yang";

// str1 str2 str4 str5 其实都是访问的在String Pool在内存中的拷贝的副本，也就是str1,str2, str4,str5 中保存的都是string pool 中的yang在内存中的同一个副本的地址。也就是当我们判断他们是否相等的时候，判断的是他们的指向的内存地址是不是相同，结果可想而知就是str0 == str1 == str2 == str4 ==str5

String str6 = new String("yang");//这一句就是在堆中创建一个新的字符串，其中yang任然是在String Pool中的那一个数据，但是我们在内存中（更具体的说是堆中）创建了一个新的yang的副本，我们的str6中保存的地址就是在新的副本中的地址，而不是之前的在栈中的地址。所以 直接比较他们是不相等的。

System.out.println(str0 == str1);

System.out.println(str1 == str2);

System.out.println(str4 == str5);

System.out.println(str1 == str4);

System.out.println(str0 == str6);

}

String Pool的知识好多同学都没有接触过，所以可能比较难以理解，如果真的想搞开发的话，尤其是后台开发，那么这个关于程序中的内存的知识还是十分重要的。（有点晕吧，初学的时候也是有点晕）

2.专心看一下Java程序的内存管理知识

在C++中的内存管理new/delete, malloc/free，这种方式创建的对象都是保存在堆中的，需要我们自己去管理这些内存的知识，所以会比较麻烦，其实自身感觉学习完C/C++内存管理之后，反倒是认为这种方式让我们更加明确程序的运行。而对于其他的数据存放在堆栈中的数据，当对象超出作用域的时候，就会自动销毁失效；还有一部分的数据是保存在用户存储区的，这部分的数据是在程序入口之前初初始化好的，然后再程序结束的时候才会去销毁的。

在看一下Java是如何管理内存的：首先是new 关键字，程序中使用new为每一个对象申请的内存空间（基本类型除外），所有的对象都是保存在堆中的（Heap），这些对象的释放是有GC决定和执行的，也就是我们程序员不用管这些在堆中的对象空间何时被释放，相对C++来说，省却了释放堆中对象内存的操作；Java中所有的内存释放都是GC完成的，内存的分配都是程序完成的，这样一进一出的内存管理方式简化了程序员的工作。但是这种方式加重了JVM的工作，一定程度上来说，这也造成了Java运行的速度低于C/C++的原因之一。因为GC为了能够正确释放对象的空间，GC必须监控每一个对象的运行状态，如对象的申请、引用、被引用、赋值等等操作，这些都是GC底层实现的。

监控每一个对象就是为了更加准确的、及时的释放掉对象的空间，而释放的原则就是该对象不会在被引用。

（PS：看起来好像省却了开发人员的工作，但是如果需要高性能的程序开发，还是必须掌握JVM底层的GC是如何回收内存空间的）

如何理解GC回收内存的机制？

可以这样理解：从程序开始的时候，所有的对象创建、引用、赋值等等都会看成一个有向图，从程序开始的地方，通过一些引用指向内存中的实际对象。如果一个对象在该程序的对象组成的有向图的中从根节点不可达，那么就会被GC 回收掉。

public static void main(String a[]){

Object obj1 = new Object();

Object obj2 = new Object();

obj1 = obj2;

//这个时候obj1就会被GC回收掉，而不用我们程序员亲自去释放掉这个对象在堆中的空间。

}

（图片引用其他网站上的，不是自己做的）

这种方式的释放堆中内存的精准地十分高，但是效率十分的低。

Java使用有向图的方式进行内存管理，可以消除引用循环的问题，例如有三个对象，相互引用，只要它们和根进程不可达的，那么GC也是可以回收它们的。

3.了解程序内存泄露的知识

C++中内存泄露的就是不会在使用的对象，在堆中一直存在，这样会造成内存的浪费；在Java中，对于那些不在会在使用到的对象，但是还是和有向图的根节点联通，对象无法被GC回收掉，造成程序的内存泄露。

虽然我们可以在程序中使用System.gc()回收内存空间，根据Java规范，并不一定会保障JVM执行垃圾回收。而且不同的JVM实现的gc是不同的。

看一段代码：

Vector<Object> v = new Vector<Object>();

for(int i = 0; i < 10; i++){

Object obj = new Object();

v.add(obj);

obj = null;

}

其实每一次循环中obj对象并没有被释放掉，因为我们将这些对象的引用放到Vector中了，所以对于我们删除掉obj对象，但是依然存在对堆中对象的引用，所以GC不会回收掉这个对象。

4.程序内存的4部分

程序启动的时候，有四大块内存空间：stack, heap, code, data segment

Heap segment:存储使用new声明的数据，在Java中，GC会自动回收，C++中需要程序员自己维护；

Stack Segment：存储局部变量的内存区域，当变量超出作用域的时候，就会自动释放掉该内存空间。

Code Segment：存储的是程序的函数；

Data Segment: 在程序开始的时候，静态变量存放在data segment中；

分析一段代码：

class Demo{

private int firistNum;

private int secondNum;

public static int temp = 3;

public Demo(int firstNum,int secondNum){

this.firstNum = firstNum;

this.secondNum = secondNum;

}

}

public class Test{

Public static void main(String [] args){

Demo test = new Demo(3,4);

}

}

首先在程序开始的时候，在data segment中存储的是静态变量 temp

然后进入程序中，在stack中有test， 然后就是 变量3,4进行拷贝到实参中 firstNum、secondNum，之后在Heap中有一个Demo的对象，释放掉stack中的firstNum secondNum，然后就是将Stack中的Demo对象的地址赋给stack中的test变量。