Java堆栈和常量池原理

Java堆、栈和常量池原理晨风²º¹⁴基础篇围观19次暂无评论编辑日期：2015-11-27字体：大中小一：在JAVA中，有六个不同的地方可以存储数据：1.寄存器（register）。这是最快的存储区，因为它位于不同于其他存储区的地方——处理器内部。但是寄存器的数量极其有限，所以寄存器由编译器根据需求进行分配。你不能直接控制，也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。——最快的存储区,由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制.2.堆栈（stack）。位于通用RAM中，但通过它的“堆栈指针”可以从处理器哪里获得支持。堆栈指针若向下移动，则分配新的内存；若向上移动，则释放那些内存。这是一种快速有效的分配存储方法，仅次于寄存器。创建程序时候，JAVA编译器必须知道存储在堆栈内所有数据的确切大小和生命周期，因为它必须生成相应的代码，以便上下移动堆栈指针。这一约束限制了程序的灵活性，所以虽然某些JAVA数据存储在堆栈中——特别是对象引用，但是JAVA对象不存储其中。——存放基本类型的变量数据和对象，数组的引用，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）3.堆（heap）。一种通用性的内存池（也存在于RAM中），用于存放所以的JAVA对象。堆不同于堆栈的好处是：编译器不需要知道要从堆里分配多少存储区域，也不必知道存储的数据在堆里存活多长时间。因此，在堆里分配存储有很大的灵活性。当你需要创建一个对象的时候，只需要new写一行简单的代码，当执行这行代码时，会自动在堆里进行存储分配。当然，为这种灵活性必须要付出相应的代码。用堆进行存储分配比用堆栈进行存储存储需要更多的时间。——存放所有new出来的对象。4.静态存储（staticstorage）。这里的“静态”是指“在固定的位置”。静态存储里存放程序运行时一直存在的数据。你可用关键字static来标识一个对象的特定元素是静态的，但JAVA对象本身从来不会存放在静态存储空间里。——存放静态成员（static定义的）5.常量存储（constantstorage）。常量值通常直接存放在程序代码内部，这样做是安全的，因为它们永远不会被改变。有时，在嵌入式系统中，常量本身会和其他部分分割离开，所以在这种情况下，可以选择将其放在ROM中——存放字符串常量和基本类型常量（publicstaticfinal）6.非RAM存储。如果数据完全存活于程序之外，那么它可以不受程序的任何控制，在程序没有运行时也可以存在。——硬盘等永久存储空间就速度来说，有如下关系：寄存器堆栈堆其它这里我们主要关心栈，堆和常量池，对于栈和常量池中的对象可以共享，对于堆中的对象不可以共享。栈中的数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，这个数据就会消失。堆中的对象的由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定，具有很大的灵活性。对于字符串：其对象的引用都是存储在栈中的，如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池中，如果是运行期（new出来的）才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常量池中永远只有一份，在堆中有多份。如以下代码：Java代码Strings1=china;Strings2=china;Strings3=china;Stringss1=newString(china);Stringss2=newString(china);Stringss3=newString(china);这里解释一下，对于通过new产生一个字符串（假设为”china”）时，会先去常量池中查找是否已经有了”china”对象，如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象，然后堆中再创建一个常量池中此”china”对象的拷贝对象。也就是有道面试题：Strings=newString(“xyz”);产生几个对象？一个或两个。如果常量池中原来没有”xyz”,就是两个。如果原来的常量池中存在“xyz”时，就是一个。对于基础类型的变量和常量：变量和引用存储在栈中，常量存储在常量池中。如以下代码：Java代码inti1=9;inti2=9;inti3=9;publicstaticfinalintINT1=9;publicstaticfinalintINT2=9;publicstaticfinalintINT3=9;对于成员变量和局部变量：成员变量就是方法外部，类的内部定义的变量；局部变量就是方法或语句块内部定义的变量。局部变量必须初始化。形式参数是局部变量，局部变量的数据存在于栈内存中。栈内存中的局部变量随着方法的消失而消失。成员变量存储在堆中的对象里面，由垃圾回收器负责回收。如以下代码：Java代码classBirthDate{privateintday;privateintmonth;privateintyear;publicBirthDate(intd,intm,inty){day=d;month=m;year=y;}//省略get,set方法………}publicclassTest{publicstaticvoidmain(Stringargs[]){intdate=9;Testtest=newTest();test.change(date);BirthDated1=newBirthDate(7,7,1970);}publicvoidchange1(inti){i=1234;}对于以上这段代码，date为局部变量，i,d,m,y都是形参为局部变量，day，month，year为成员变量。下面分析一下代码执行时候的变化：1.main方法开始执行：intdate=9;date局部变量，基础类型，引用和值都存在栈中。2.Testtest=newTest();test为对象引用，存在栈中，对象(newTest())存在堆中。3.test.change(date);i为局部变量，引用和值存在栈中。当方法change执行完成后，i就会从栈中消失。4.BirthDated1=newBirthDate(7,7,1970);d1为对象引用，存在栈中，对象(newBirthDate())存在堆中，其中d，m，y为局部变量存储在栈中，且它们的类型为基础类型，因此它们的数据也存储在栈中。day,month,year为成员变量，它们存储在堆中(newBirthDate()里面)。当BirthDate构造方法执行完之后，d,m,y将从栈中消失。5.main方法执行完之后，date变量，test，d1引用将从栈中消失，newTest(),newBirthDate()将等待垃圾回收。Java堆、栈和常量池详解（二）1.栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在RAM中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。2.栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。另外，栈数据可以共享，详见第3点。堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。3.Java中的数据类型有两种。一种是基本类型(primitivetypes),共有8种，即int,short,long,byte,float,double,boolean,char(注意，并没有string的基本类型)。这种类型的定义是通过诸如inta=3;longb=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inta=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。另外，栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义inta=3;intb=3；编译器先处理inta=3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找有没有字面值为3的地址，没找到，就开辟一个存放3这个字面值的地址，然后将a指向3的地址。接着处理intb=3；在创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有3这个字面值，便将b直接指向3的地址。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。特别注意的是，这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象，如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反，通过字面值的引用来修改其值，不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例，我们定义完a与b的值后，再令a=4；那么，b不会等于4，还是等于3。在编译器内部，遇到a=4；时，它就会重新搜索栈中是否有4的字面值，如果没有，重新开辟地址存放4的值；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。另一种是包装类数据，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。举例如下：Java代码publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){inta1=1;intb1=1;intc1=2;intd1=a1+b1;Integera=1;Integerb=2;Integerc=3;Integerd=3;Integere=321;Integerf=321;Longg=3L;System.out.println(a1==b1);//true结果1System.out.println(c1==d1);//true结果2System.out.println(c==d);//true结果3System.out.println(e==f);//false结果4}}分析：结果1：a1==b1如上面所述,会在栈中开辟存储空间存放数据。结果2：首先它会在栈中创建一个变量为c1的引用，然后查找有没有字面值为2的地址，没找到，就开辟一个存放2这个字面值的地址，然后将c1指向2的地址,d1为两个字面值相加也为2，由于在栈中已经有2这个字面值，便将d1直接指向2的地址。这样，就出现了c1与d1同时均指向3的情况。在分析下面结果以前让我们先对Java自动拆箱和装箱做个了结：在自动装箱时，把int变成Integer的时候，是有规则的，当你的int的值在-128-IntegerCache.high(127)时，返回的不是一个新new出来的Integer对象，而是一个已经缓存在堆中的Integer对象，（我们可以这样理解，系统已经把-128到127之间的Integer缓存到一个Integer数组中去了，如果你要把一个int变成一个Integer对象，首先去缓存中找，找到的话直接返回引用给你就行了，不必再新new一个），如果不在-128-IntegerCache.high(127)时会返回一个新new出来的Integer对象。结果3：由于3是在范围内所以是从缓存中取数据的，c和d指向同一个对象，结果为true;结果4：由于321不是在范围内所以不是从缓存中取数据的而是单独有new对象，e和f并没有指向同一个对象，结果为false;4.String是一个特殊的包装类数据。即可以用Stringstr=newString(abc);的形式来创建，也可以用Stringstr=abc；的形式来创建(作为对比，在JDK5.0之前，你从未见过Integeri=3;的表达式，因为类与字面值是不能通用的，除了String。而在JDK5.0中，这种表达式是可以的！因为编译器在后台进行Integeri=newInteger(3)的转换)。前