如果不知道，類的靜態(tài)變量存儲(chǔ)在那？ 方法的局部變量存儲(chǔ)在那？ 趕快收藏

Java內(nèi)存區(qū)域主要可以分為共享內(nèi)存，堆、方法區(qū)和線程私有內(nèi)存，虛擬機(jī)棧、本地方法棧和程序計(jì)數(shù)器。如下圖所示，本文將詳細(xì)講述各個(gè)區(qū)域，同時(shí)也會(huì)講述創(chuàng)建對(duì)象過程，內(nèi)存分配策略, 和對(duì)象訪問定位原理。覺得寫得好的，可以點(diǎn)個(gè)收藏，絕對(duì)不虧。

Java內(nèi)存區(qū)域

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器，可以看作程序當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過改變計(jì)數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理都需要依賴計(jì)數(shù)器完成。線程執(zhí)行Java方法時(shí)，記錄其正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址，線程執(zhí)行Native方法時(shí)，計(jì)數(shù)器記錄為空。程序計(jì)數(shù)器時(shí)唯一在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況區(qū)域。

理論可知，線程是通過輪流獲取CPU執(zhí)行時(shí)間以實(shí)現(xiàn)多線程的并發(fā)。為了暫停的線程下一次獲得CPU執(zhí)行時(shí)間，能正常運(yùn)行，每一個(gè)線程內(nèi)部都需要維護(hù)一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，用來記住暫停線程暫停的位置。

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Java虛擬機(jī)棧

Java虛擬機(jī)棧同程序計(jì)數(shù)器一樣，也是線程私有的，虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用于存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接和方法出入口等信息。每一個(gè)方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)中入棧到出棧的過程。

本地方法棧

與虛擬機(jī)棧相似。虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。

Java堆

所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域。Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊，因?yàn)樵搩?nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例。幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存，同時(shí)堆也是垃圾收集器管理的主要區(qū)域。因此很多時(shí)候被稱為"GC堆"

方法區(qū)

和堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、和編譯器編譯后的代碼(也就是存儲(chǔ)字節(jié)碼文件.class)等數(shù)據(jù)。

方法區(qū)中有一個(gè)運(yùn)行時(shí)常量池，編譯后期生成的各種字面量和符號(hào)引用，存放在字節(jié)碼文件中的常量池中。當(dāng)類加載進(jìn)入方法區(qū)時(shí)，就會(huì)把該常量池中的內(nèi)容放入方法區(qū)中的運(yùn)行時(shí)常量池。此外也可以在程序運(yùn)行期間，將新的常量放入運(yùn)行時(shí)常量池，比如String.intern()方法,該方法先從運(yùn)行時(shí)常量池中查找是否有該值，如果有，則返回該值的引用，否則將該值加入運(yùn)行時(shí)常量池。

實(shí)例詳講

class Demo1_Car{
  public static void main(String[] args) {
    Car c1 = new Car();
    //調(diào)用屬性并賦值
    c1.color = "red";
    c1.num = 8;
    //調(diào)用行為
    c1.run();
    Car c2 = new Car();
    c2.color = "black";
    c2.num = 4;
    c2.run();
  }
}
Class Car{
  String color;
  int num;
  public void run() {
  	System.out.println(color + ".." + num);
	}
}

• 首先運(yùn)行程序，Demo1_car.java就會(huì)變?yōu)镈emo1_car.class，Demo1_car.class加入方法區(qū)，檢查是否字節(jié)碼文件常量池中是否有常量值，如果有，那么就加入運(yùn)行時(shí)常量池。
• 遇到main方法，創(chuàng)建一個(gè)棧幀，入虛擬機(jī)棧，然后開始運(yùn)行main方法中的程序。
• Car c1 = new Car(), 第一次遇到Car這個(gè)類，所以將Car.java編譯為Car.class文件，然后加入方法區(qū).然后new Car(),在堆中創(chuàng)建一塊區(qū)域，用于存放創(chuàng)建出來的實(shí)例對(duì)象，地址為0X001.其中有兩個(gè)屬性值color和num。默認(rèn)值是null和 0
• 然后通過c1這個(gè)引用變量去設(shè)置color和num的值，調(diào)用run方法，然后會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，用來存儲(chǔ)run方法中的局部變量等。run 方法中就打印了一句話，結(jié)束之后，該棧幀出虛擬機(jī)棧。又只剩下main方法這個(gè)棧幀。
• 接著又創(chuàng)建了一個(gè)Car對(duì)象，所以又在堆中開辟了一塊內(nèi)存，之后就是跟之前的步驟一樣了。
  

創(chuàng)建對(duì)象過程

虛擬機(jī)在遇到一條new指令時(shí)，會(huì)首先檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否可以在方法區(qū)中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用所代表的類是否已經(jīng)被加載，解析和初始化過。如果沒有，則必須先執(zhí)行類加載過程.

類加載完之后，需要為對(duì)象分配內(nèi)存，有兩種分配內(nèi)存的方法

• 指針碰撞法（要求堆內(nèi)存規(guī)整)

Java堆中空閑內(nèi)存和已使用內(nèi)存分別存放在堆的兩邊，中間存放一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器，在為對(duì)象分配內(nèi)存時(shí)只需要將指針向空閑區(qū)域移動(dòng)創(chuàng)建對(duì)象所需要的內(nèi)存大小即可。

• 空閑列表法

如果堆內(nèi)存中已使用內(nèi)存區(qū)域和空閑區(qū)域相互交錯(cuò)，此時(shí)虛擬機(jī)需要維護(hù)一個(gè)列表，記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，在分配時(shí)從列表中找到一塊足夠大的內(nèi)存區(qū)域劃分給對(duì)象實(shí)例并更新列表上的記錄。

多線程情況下，線程同時(shí)分配內(nèi)存可能會(huì)造成沖突，比如使用指針碰撞法，線程A正在分配內(nèi)存，還沒有改變指針指向，線程B，又同時(shí)使用原來的指針進(jìn)行內(nèi)存分配。防止沖突有兩種方法

• CAS操作：虛擬機(jī)采用CAS操作，加上失敗重試的方式保證內(nèi)存分配的原子性
• 本地線程分配緩沖(TLAB)：預(yù)先為線程分配一部分堆內(nèi)存空間(線程私有，所以不存在同步問題)用于對(duì)象實(shí)例的內(nèi)存分配。只有當(dāng)TLAB用完，需要分配新的TLAB時(shí)，才需要進(jìn)行同步操作。

內(nèi)存分配完之后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間均初始化為零值(不包括對(duì)象頭)。在虛擬機(jī)中，執(zhí)行完new指令后會(huì)接著執(zhí)行方法，把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化，這樣一個(gè)真正可用的對(duì)象才算完全產(chǎn)生出來

對(duì)象在內(nèi)存中的布局

對(duì)象在內(nèi)存中的布局如下圖所示，分為對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)、對(duì)齊填充
[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來直接上傳

• 對(duì)象頭(可以參考Java鎖升級(jí))

mark Word, 用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，如哈希碼、GC分代年齡以及鎖狀態(tài)標(biāo)志等。類型指針，即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過這個(gè)指針來確定這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例。

• 實(shí)例數(shù)據(jù)

對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息，也是程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。

• 對(duì)齊填充

并非必然存在，僅僅起著占位符的作用。

對(duì)象的訪問定位

Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對(duì)象。共有兩種策略進(jìn)行對(duì)象的訪問定位

• 句柄訪問

Java堆中劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的是對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息，需要兩次尋址。

• 直接指針訪問

Java堆中對(duì)象的布局中需要考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，而reference中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址。

使用句柄訪問的最大好處就是reference中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址，在對(duì)象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對(duì)象是非常普遍的行為）時(shí)只會(huì)改變句柄中實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而reference本身不需要修改。

問題

只需要記住一件事，就是Java對(duì)象的內(nèi)存分配均是在堆中進(jìn)行的。所以對(duì)象都存儲(chǔ)在堆中。

但是有人可能會(huì)懷疑方法的臨時(shí)變量不是存儲(chǔ)在虛擬機(jī)棧中嗎？這里我要解釋一下，虛擬機(jī)棧維護(hù)了一個(gè)局部變量表，表中存儲(chǔ)的是對(duì)象的引用，而真正存儲(chǔ)對(duì)象的地方在堆，如果局部變量都在堆里分配，那么虛擬機(jī)棧早爆滿了

同樣類的靜態(tài)變量，有人又會(huì)懷疑在方法區(qū)中存儲(chǔ)。其實(shí)不是的，方法區(qū)只存儲(chǔ)引用，具體對(duì)象是存儲(chǔ)在堆中的，具體實(shí)現(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，類靜態(tài)對(duì)象是與class對(duì)象一起分配的內(nèi)存。

參考

深入理解java虛擬機(jī)

到此這篇關(guān)于淺談Java內(nèi)存區(qū)域劃分和內(nèi)存分配策略的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)存區(qū)域劃分和內(nèi)存分配內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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