java堆与栈

601 2020-12-20 12:34

JVM栈和堆的详解

 

一、基本了解

java的数据类型分为两种:基本类型和引用类型。基本类型的变量保存的是原始值,引用类型的变量保存的是引用值。引用值代表某个对象的引用,而不是对象本身,对象本身放在这个引用值所表示的地址的位置。

二、堆与栈

三、详细说明

栈是运行时的单位,堆是存储的单位

栈解决的程序运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据;堆解决的是数据存储问题,即就是数据如何放、放哪儿

在java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应,因为不同的线程执行逻辑有所不同,因此需要一个独立的线程栈。堆是所有线程共享的。栈因为是运行单位。因此里面存储的是和当前线程相关的数据。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等;而堆只负责存储对象信息。

为什么要将堆和栈分开,栈不是也可以存储数据吗?

1、从软件设计角度分析,栈代表了处理逻辑,堆代表了数据,这样分开,使得处理逻辑更清晰。分而治之的思想,这种隔离、模块化的思想体现在软件中的很多地方。

2、堆和栈的分离,使得堆的内容可以被多个栈共享(即多个线程访问同一个对象)。这种共享的收益很多,这种共享提供了一种有效的数据交互方式(共享内存),另一方面,堆中共享的常量和缓存可以被所有栈访问,节省了内存。

3、栈因为运行是需要,比如保存系统运行的上下文,需要地址段的划分,由于栈只能向上增长,因此限制住栈存储内容的能力,而堆是根据需要可以动态增长的,因此栈和堆的拆分,使得堆动态增长成为可能,相应栈只需要记住堆中的一个地址即可。

4、面向对象就是堆和栈的完美结合。其实,面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是,面向对象的引入,使得对待问题的思考方式发生了改变,而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开,你会发现,对象的属性其实就是数据,存放在堆中;而对象的行为(方法),就是运行逻辑,放在栈中。我们在编写对象的时候,其实即编写了数据结构,也编写的处理数据的逻辑。不得不承认,面向对象的设计,确实很美

在java中,main函数是栈的起始点,也是程序的起始点。

堆中存什么,栈中存什么?

堆中存的是对象,栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用,一个对象的大小不可以估计,或者说是可以动态变化的,但是在栈中,一个对象只对应了一个4byte引用

对象,从某种意义上说,是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树,对象的属性如果还是对象,则还是一颗树(即非叶子节点),基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时,被传递的值本身都是不能进行修改的,但是,如果这个值是一个非叶子节点(即一个对象引用),则可以修改这个节点下面的所有内容。
堆和栈中,栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆,但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务,说白了堆就是一块共享的内存。不过,正是因为堆和栈的分离的思想,才使得Java的垃圾回收成为可能。

Java中,栈的大小通过-Xss来设置,当栈中存储数据比较多时,需要适当调大这个值,否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归,因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点

 

作者:EnjoyMoving
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来源:知乎
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我看过的一个比较明白的解释:

 

 

 

JAVA的JVM的内存可分为3个区:堆(heap)、栈(stack)和方法区(method)

  • 栈区:
  1. 每个线程包含一个栈区,栈中只保存方法中(不包括对象的成员变量)的基础数据类型和自定义对象的引用(不是对象),对象都存放在堆区中
  2. 每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问。
  3. 栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。
  • 堆区:
  1. 存储的全部是对象实例,每个对象都包含一个与之对应的class的信息(class信息存放在方法区)。
  2. jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身,几乎所有的对象实例和数组都在堆中分配。
  • 方法区:
  1. 又叫静态区,跟堆一样,被所有的线程共享。它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
 

JVM-String常量池与运行时常量池

 

Start with JVM

周志明先生著-《深入理解Java虚拟机》,书买回来好几天了,但是最近才准备开始搞一搞了(哭瞎…..)。首先是第一章的Java以及JVM发展历史,大概知道了现行的应用最广泛的Java虚拟机是HotSpot,当然一些商业公司也有使用自己的虚拟机。

JVM运行时数据区

这是放在Java内存区域与内存溢出异常里面的必备知识,描述了Java虚拟机在运行时的数据区域
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这里写图片描述
私有
- 程序计数器:记录当前线程所执行字节码的行号指示器
- 虚拟机栈:存放了当前线程调用方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回值等信息(可以理解为线程的栈)
- 本地方法栈:为虚拟机使用的Native方法提供服务,后多与JVM Stack合并为一起

共享
- Java堆:占据了虚拟机管理内存中最大的一块(没想到吧),唯一目的就是存放对象实例(与引用是两个概念),也是垃圾回收器主要管理的地方,故又称GC堆。先开坑,后面讲垃圾回收机制再详述
- 方法区:存储加载的类信息、常量区、静态变量、JIT(即时编译器)处理后的数据等,类的信息包含类的版本、字段、方法、接口等信息。需要注意是常量池就在方法区中,也是我们这次需要关注的地方。

提一下这个Native方法

指得就是Java程序调用了非Java代码,算是一种引入其它语言程序的接口

看一下方法区

方法区因为总是存放不会轻易改变的内容,故又被称之为“永久代”。HotSpot也选择把GC分代收集扩展至方法区,但也容易遇到内存溢出问题。可以选择不实现垃圾回收,但如果回收就主要涉及常量池的回收和类的卸载(这里开坑,后续补上链接)

运行时常量池

回归本次讨论正题,主要是在看Java和C++的一些原理时,老是有“常量池”这个我一知半解的讨厌的字词,烦的一批,今天我就来探一探究竟。

JVM中运行时常量池在方法区中,因为是建立在JDK1.7/1.8的基础上来研究这个,所以我先认为String常量池在堆中。Class文件中除了类的版本、字段、方法、接口等描述信息,还有常量池,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用

运行时常量池与Class文件常量池区别

  • JVM对Class文件中每一部分的格式都有严格的要求,每一个字节用于存储那种数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可、装载和执行;但运行时常量池没有这些限制,除了保存Class文件中描述的符号引用,还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量区
  • 相较于Class文件常量池,运行时常量池更具动态性,在运行期间也可以将新的变量放入常量池中,而不是一定要在编译时确定的常量才能放入。最主要的运用便是String类的intern()方法
  • 在方法区中,常量池有运行时常量池和Class文件常量池;但其中的内容是否完全不同,暂时还未得知

String.intern()

检查字符串常量池中是否存在String并返回池里的字符串引用;若池中不存在,则将其加入池中,并返回其引用。
这样做主要是为了避免在堆中不断地创建新的字符串对象

那class常量池呢?

具体的等分析到Class文件格式再来填这个坑,先来看常量池中的内容:
这里写图片描述
看一下dalao的博客Class文件中常量池详解

 

 

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