java内存机制

java内存机制1概述2内存分配2.1-----内存空间的分配2.2-----数组在内存中的运行机制2.3-----方法函数的传递机制3内存回收-----垃圾回收机制概述对于从事C和C++程序开发的开发人员来说，在内存管理领域，他们既是拥有最高权力的皇帝，又是从事最基础工作的劳动——既拥有每一个对象的“所有权”，又担负着每一个对象生命开始到终结的维护责任。内存分配(创建Java对象时)内存回收(回收Java对象时)Java内存管理当一个Java对象失去引用时，JVM的垃圾回收机制会动消除它们，并回收它们所占用的内存空间JVM会在堆内存中为每个对象分配空间2.1内存空间的分配栈内存堆内存Java内存存放一些基本类型的变量和对象的引用变量，每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程存放由new创建的对象和数组，此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，为何有堆内存栈内存之分答：当一个方法执行时，每个方法都会建立自己的内存栈，在这个方法内定义的变量将会逐个放入这块栈内存里，随着方法的执行结束，这个方法的内存也将自然销毁了，因此，所有在方法中定义的变量都是在栈内存中的；当我们在程序中创建一个对象时，这个对象将被保存到运行时数据区中，以便反复利用（因为对象的创建成本通常较大），这个运行时数据区就是堆内存。堆内存中的对象不会随方法的结束而销毁，即方法结束后，这个对象还可能被另一个引用变量所引用（方法的参数传递时很常见），则这个对象依然不会被销毁。只有当一个对象没有任何引用变量引用它时，系统的垃圾回收机制才会在合适的时候回收它。2.2数组在内存中的运行机制数组：是一种引用数据类型，数组引用变量只是一个引用，数组元素和数组变量在内存里是分开存放的。实际的数组元素被存储在堆(heap)内存中，数组引用变量被存储在栈(stack)内存中数组引用变量是访问堆内存中数组元素的唯一方式。下面将举例介绍数组在内存中的运行机制。当程序定义并初始化了a、b两个数组后，系统内存中实际上产生了4块内存区，其中栈内存中有两个引用变量:a和b;堆内存中也有两块内存区，分别用于存储a和b引用所指向的数组本身。此时计算机内存的存储示意如图所示:int[]a={5,7,20};int[]b=newint[4];执行b=a代码时，系统将会把a的值赋给b，a和b都是引用类型变量，存储的是地址。因此把a的值赋给b后，就是让b指向a所指向的地址。此时计算机内存的存储示意如图4.4所示:b=a;2.2.1基本类型数组的初始化对于基本类型数组而言，数组元素的值直接存储在对应的数组元素中，因此基本类型数组的初始化比较简单:程序直接先为数组分配内存空间，再将数组元素的值存入对应内存里.执行第一行代码时，在main方法中仅定义了一个iArr数组变量，它是一个引用类型的变量，并未指向任何有效的内存，没有真正指向实际的数组对象。此时内存中的存储如图1.4所示。int[]iArr;当执行静态初始化后，系统会根据程序员指定的数组元素来决定数组的长度。也就是数组所占用的内存空间被固定下来。此时指定了4个数组元素，系统将创建一个长度为4的数组对象，一旦该数组对象创建成功，该数组的长度将不可改变，程序只能改变数组元素的值。此时内存中的存储如图1.5所示iArr=newint[]{2，5，-12，20};2.2.2引用类型数组的初始化为了说明引用类型数组的运行过程，下面程序先定义一个Person类，然后定义了一Person[]数组，并动态初始化了该Person数组，再显式为数组的不同数组元素指定值。该程序代码如下:执行代码时，仅仅在栈内存中定义了一个名为students的引用变量，也就是一个指针，这个指针并未指向任何有效的内存区。此时内存中的存储如图1.6所示。Person[]students；执行时，该数组的2个数组元素都是引用，而且这2个引用并未指向任何有效的内存，故系统为数组元素分配默认的初始值null，即每个数组元素的值都是null.执行动态初始化后的存储如图1.7所示.students=newPerson[2];执行时，程序在堆内存中分别创建一个Person对象，并将Person对象分别赋给名为zhang和lee的引用变量；此时的zhang、lee这两个引用变量存储在main方法栈区中.而两个Person对象则存储在堆内存中。此时的内存存储如图1.8所示。Personzhang=newPerson()；zhang.age=15；zhang.height=158；Personlee=newPerson();lee.age=16;lee.height=161;接着，执行两行代码，也就是让zhang和student[0]指向同一个Person对象，让lee和students[1]指向同一个Person对象。此时的内存存储如图1.9所示。students[0]=zhang;students[1]=lee从图1.9中可以看出:此时zhang和students[0]指向同一个内存区，而且它们都是引用类型变量，因此通过zhang和students[0]来访问Person实例的属性和方法的效果完全一样。不论修改students[0]所指向的Person实例的属性，还是修改zhang变量所指向的Person实例的属性，所修改的其实是同一个内存区，所以必然互相影响。同理，lee和students[1]也是引用到同一个Person对象，也有相同的效果。2.2.3多维数组定义二维的数组的语法:type[][]arrName；但它的实质还是一维数组，只是其数组元素也是引用，数组元素里保存的引用指向一维数组。执行将在栈内存中定义一个引用变量a，此时的堆内存中还未为这行代码分配任何存储区。对a数组执行初始化:这行代码让a变量指向一块长度为3的数组内存，这个长度为3的数组里的每个数组元素都是引用类型(数组类型)，系统为这些数组元素分配默认初始值nullint[][]a；a=newint[3]；因为a数组的元素必须是int[]数组，所以接下来的程序对a[0]元素执行初始化，也就是让图4.12右边堆内存的中第一个数组元素指向一个长度为2的int数组。因为程序采用动态初始化a[0]数组，因此系统将为a[0]的每个数组元素分配默认初始值0，当执行程序显式为a[0]数组的第二个元素赋值为6。此时在内存中的存储示意如图4.13所示:a[0]=newint[2];a[0][1]=6;2.3方法的参数传递机制Java里方法的参数传递方式只有一种:值传递。所谓值传递，就是将实际参数值的副本(复制品〉传入方法内，而参数本身不会受到任何影响。下面介绍值传递时内存是怎样运行的基本类型的参数传递：从上面运行结果来看，swap方法里a和b的值是9、6，交换结束，实参a和b的值依然是6、9。从这个运行结果可以看出，main方法里的变量a和b，并不是swap方法里的a和b。正如前面讲的:swap方法的a和b只是main方法里变量a和b的复制品运行上面程序，看到如下运行结果:程序从main方法开始执行，两个变量在内存中的存储示意如图所示:当程序执行swap方法时，系统分别为main方法和swap方法分配两块栈区，分别用于保存main方法和swap方法的局部变量并将main方法中的a、b变量作为参数值传入swap方法，也就是对swap方法的a、b形参进行了初始化inta=6；intb=9;swap(a,b);程序在swap方法交换a、b两个变量的值，即对图5.4中灰色覆盖区域的a、b变量进行交换，交换结束后swap方法中输出a、b变量的值，看到a的值为9，b的值为6，内存中的存储如图:main方法核区中a、b的值、并未有任何改变。程序改变的只是swap方法校中的a、b。这就是值传递的实质:当系统开始执行方法时，系统为形参执行初始化，就是把实参变量的值赋给方法的形参变量，方法里操作的并不是实际的实参变量。引用类型的参数传递：执行上面程序，看到如下运行结果:从上面运行结果来看，在swap方法里，a、b两个属性值被交换成功。不仅如此，main方法里swap方法执行结束后，a、b两个属性值也被交换了。这很容易造成一种错觉:调用swap方法时，传入swap方法的，就是dw对象本身，而不是它的复制品。但这只是一种错觉，下面还是依然结合示意图来说明程序的运行过程。程序从main方法开始执行，main方法开始创建了一个DataWrap对象，并定义了一个dw引用变量来指向DataWrap对象，此时堆内存中保存了对象本身，栈内存中保存了该对象的引用。接着程序通过引用来操作DataWrap对象，把该对象的a、b属性分别赋为6、9。此时系统内存中的存储示意如图5.6所示:DataWrapdw=newDataWrap();dw.a=6;dw.b=9;执行系统会分别开辟出main和swap两个栈区，分别用于存放main和swap方法的局部变量。调用swap方法时，dw变量作为实参，传入swap方法。值得指出的是，main方法里的dw是一个引用（也就是一个指针），它保存的DataWrap对象的地址值，即也引用到堆内存中的DataWrap对象，图5.7显示了dw传入swap方法后的存储示意:swap(dw);从图5.7来看，这种参数传递方式是不折不扣的值传递方式，系统复制了dw的副本传入swap方法，当程序在swap方法中操作dw形参时，实际操作的还是堆内存中的DataWrap对象。此时，不管是操作main方法里的dw变量，还是操作swap方法里的dw参数，它们操作的是同一个对象。因此，当swap方法中交换dw参数所引用DataWrap对象的a、b属性值后，我们看到main方法中dw变量所引用DataWrap对象的a、b属性值也被交换了。3垃圾回收机制垃圾回收（GarbageCollection，也被称为GC）:与C/C++程序不同，Java语言不需要程序员直接控制内在回收，Java程序的内存分配和回收都是由JRE在后台自动进行的。JRE会负责回收那些不再使用的内存，这种机制被称为垃圾回收机制。垃圾回收机制主要完成下面两件事情:•跟踪并监控每个Java对象，当某个对象处于没有任何引用变量引用它的状态时，虚拟机回收该对象所占用的内存;•清理内存分配、回收过程中产生的内存碎片.Obj2此时可为回收对象通常垃圾回收有如下的几个特点:垃圾回收机制的工作目标是回收无用对象的内存空问，这些内存空间都是JVM堆内存里的内存空间，垃圾回收只能回收内存资源，对其他物理资源，如数据库连接、磁盘10等资源则无能为力。为了更快地让垃圾回收机制回收那些不再使用的对象，可以通过将该对象的引用变量设置为null，通过这种方式暗示垃圾回收机制可以回收该对象。垃圾回收发生的不可预知性:由于不同JVM采用了不同的垃圾回收机制和不同的垃圾回收算法，因此它有可能是定时发生，有可能是当CPU空闲时发生，也有可能是和原始的垃圾回收一样，等到内存消耗出现极限时发生，这些和垃圾回收实现机制的选择和具体的设置都有关系。垃圾回收的精确性主要包括两个方面:一、垃圾回收机制能够精确标记活着的对象;二、垃圾回收器能够精确地定位对象之间的引用关系。前者是完全地回收所有废弃对象的前提，否则就可能造成内存泄漏。而后者则是实现归并和复制等算法的必要条件，通过这种引用关系，可以保证所有对象都能被可靠地回收，所有对象都能够被重新分配，从而有效地减少内存碎片的产生。现在的JVM有多种不同的垃圾回收实现，每种回收机制因其算法差异可能其表现各异，有的当垃圾回收开始时就停止应用程序的运行，有的当垃圾回收运行时，同时允许应用程序的线程运行，还有的在同一时间垃圾回收多线程运行。当我们编写Java程序时，一个基本原则是:对于不再需要的对象，不要再引用它们。如果我们保持了对这些对象的引用，垃圾回收机