Java的內存機制

Java 把內存劃分成兩種：一種是棧內存，另一種是堆內存。在函數中定義的一些基本類型的變量和對象的引用變量都是在函數的棧內存中分配，當在一段代碼塊定義一個變量時，Java 就在棧中爲這個變量分配內存空間，當超過變量的作用域後（比如，在函數A中調用函數B，在函數B中定義變量a，變量a的作用域只是函數B，在函數B運行完以後，變量a會自動被銷燬。分配給它的內存會被回收），Java 會自動釋放掉爲該變量分配的內存空間，該內存空間可以立即被另作它用。

　　堆內存用來存放由 new 創建的對象和數組，在堆中分配的內存，由 Java 虛擬機的自動垃圾回收器來管理。在堆中產生了一個數組或者對象之後，還可以在棧中定義一個特殊的變量，讓棧中的這個變量的取值等於數組或對象在堆內存中的首地址，棧中的這個變量就成了數組或對象的引用變量，以後就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數組或者對象，引用變量就相當於是爲數組或者對象起的一個名稱。引用變量是普通的變量，定義時在棧中分配，引用變量在程序運行到其作用域之外後被釋放。而數組和對象本身在堆中分配，即使程序運行到使用 new 產生數組或者對象的語句所在的代碼塊之外，數組和對象本身佔據的內存不會被釋放，數組和對象在沒有引用變量指向它的時候，才變爲垃圾，不能在被使用，但仍然佔據內存空間不放，在隨後的一個不確定的時間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是 Java 比較佔內存的原因，實際上，棧中的變量指向堆內存中的變量，這就是 Java 中的指針！

代碼實例Test01：單個對象創建

class Person{
    String name;
    int age;
    public void tell(){
        System.out.println("姓名："+name+"年齡"+age);
    }
}

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Person per=new Person();
    }
}

在上述程序中實例化了一個對象per，在實例化對象的過程中需要在內存中開闢空間，這其中就包括棧內存和對內存。具體的內存分配如下圖所示：

我們可以從上圖中發現，對象名稱per被保存在了棧內存中（更加準確的說法是，在棧內存中保存的是堆內存空間的訪問地址），而對象的具體內容，比如屬性name和age，被保存在了堆內存中。因爲per對象只是被實例化，還沒有具體被賦值，所以都是默認值。字符串的默認值爲null，int類型的默認值爲0。前面也已經提到，堆內存空間必須使用new關鍵字才能開闢。

代碼實例Test02：多個對象創建

class Person{
    String name;
    int age;
    public void tell(){
        System.out.println("姓名:"+name+",年齡:"+age);
    }
}

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Person per1=new Person();
        Person per2=new Person();
        
        per1.name="張三";
        per1.age=30;
        per2.name="李四";
        per2.age=33;
        
        per1.tell();
        per2.tell();
    }
}

關鍵概念：類跟數組一樣，都是屬於引用類型，引用類型就是指一堆對內存可以同時被多個棧內存指向。下面來看一下引用傳遞的簡單實例。

代碼實例Test03：對象引用傳遞1

class Person{
    String name;
    int age;
    public void tell(){
        System.out.println("姓名:"+name+",年齡:"+age);
    }
}

public class Test03{
    public static void main(String[] args) {
        Person per1=new Person();
        Person per2=per1;
        
        per1.name="張三";
        per1.age=30;
        per2.age=33;
        
        per1.tell();
        per2.tell();
    }
}

程序運行結果爲：

姓名:張三,年齡:33
姓名:張三,年齡:33

從程序的運行結果可以發現，兩個對象輸出的內容一樣，實際上所謂的引用傳遞，就是將一個堆內存空間的使用權交個多個棧內存空間，每個棧內存空間都可以修改堆內存空間的內容，此程序的內存分配圖如下所示：

注意：上述實例中對象per2沒有堆內存空間，這是因爲對象per2只進行了聲明操作，也沒有進行實例化操作。只有使用new關鍵字實例化以後纔會有對內存空間。

代碼實例Test04：對象引用傳遞2

class Person{
    String name;
    int age;
    public void tell(){
        System.out.println("姓名:"+name+",年齡:"+age);
    }
}

public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Person per1=new Person();
        Person per2=new Person();

        per1.name="張三";
        per1.age=30;
        per2.name="李四";
        per2.age=33;
        per2=per1;
        
        per1.tell();
        per2.tell();
    }
}

上述程序運行結果爲：

姓名:張三,年齡:30
姓名:張三,年齡:30

從程序的輸出結果可以發現可Test03一樣。不過內存分配發生了一些變化，具體如下所示：

注意點：

1. Java本身提供垃圾收集機制（Garbage Collection,GC），會不定期施放不用的內存空間，只要對象不用了，就會等待GC釋放空間，如上面堆內存中的name="李四";age=33。
2. 一個棧內存只能指向一個對內存空間，如果要想再指向其他的堆內存空間，則必須先斷開已有的指向才能分配新的指向。

java中常用的內存區域

在java中主要存在4塊內存空間，這些內存的名稱及作用如下：

1. 棧內存空間：保存所有的對象名稱（更準確地說是保存了引用的堆內存空間的地址）
2. 堆內存空間：保存每個對象的具體屬性內容。
3. 全局數據區：保存static類型的屬性。
4. 全局代碼區：保存所有的方法定義。