棧、堆、常量池雖同屬Java內(nèi)存分配時(shí)操作的區(qū)域，但其適用范圍和功用卻大不相同。本文將深入Java核心，詳細(xì)講解Java內(nèi)存分配方面的知識(shí)

Java內(nèi)存分配與管理是Java的核心技術(shù)之一，深入Java核心，詳細(xì)介紹一下Java在內(nèi)存分配方面的知識(shí)。一般Java在內(nèi)存分配時(shí)會(huì)涉及到以下區(qū)域：

◆寄存器：我們在程序中無法控制

◆棧：存放基本類型的數(shù)據(jù)和對(duì)象的引用，但對(duì)象本身不存放在棧中，而是存放在堆中

◆堆：存放用new產(chǎn)生的數(shù)據(jù)

◆靜態(tài)域：存放在對(duì)象中用static定義的靜態(tài)成員

◆常量池：存放常量

◆非RAM存儲(chǔ)：硬盤等永久存儲(chǔ)空間

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Java內(nèi)存分配中的棧

在函數(shù)中定義的一些基本類型的變量數(shù)據(jù)和對(duì)象的引用變量都在函數(shù)的棧內(nèi)存中分配。

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當(dāng)在一段代碼塊定義一個(gè)變量時(shí)，Java就在棧中為這個(gè)變量分配內(nèi)存空間，當(dāng)該變量退出該作用域后，Java會(huì)自動(dòng)釋放掉為該變量所分配的內(nèi)存空間，該內(nèi)存空間可以立即被另作他用。

Java內(nèi)存分配中的堆

堆內(nèi)存用來存放由new創(chuàng)建的對(duì)象和數(shù)組。在堆中分配的內(nèi)存，由Java虛擬機(jī)的自動(dòng)垃圾回收器來管理。

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在堆中產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)組或?qū)ο蠛?#xff0c;還可以在棧中定義一個(gè)特殊的變量，讓棧中這個(gè)變量的取值等于數(shù)組或?qū)ο笤诙褍?nèi)存中的首地址，棧中的這個(gè)變量就成了數(shù)組或?qū)ο蟮囊米兞俊Ｒ米兞烤拖喈?dāng)于是為數(shù)組或?qū)ο笃鸬囊粋€(gè)名稱，以后就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數(shù)組或?qū)ο蟆?/p>

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引用變量是普通的變量，定義時(shí)在棧中分配，引用變量在程序運(yùn)行到其作用域之外后被釋放。而數(shù)組和對(duì)象本身在堆中分配，即使程序運(yùn)行到使用 new 產(chǎn)生數(shù)組或者對(duì)象的語句所在的代碼塊之外，數(shù)組和對(duì)象本身占據(jù)的內(nèi)存不會(huì)被釋放，數(shù)組和對(duì)象在沒有引用變量指向它的時(shí)候，才變?yōu)槔?#xff0c;不能在被使用，但仍然占據(jù)內(nèi)存空間不放，在隨后的一個(gè)不確定的時(shí)間被垃圾回收器收走（釋放掉）。這也是 Java 比較占內(nèi)存的原因。

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實(shí)際上，棧中的變量指向堆內(nèi)存中的變量，這就是Java中的指針！

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常量池 (constant pool)

常量池指的是在編譯期被確定，并被保存在已編譯的.class文件中的一些數(shù)據(jù)。除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對(duì)象型（如String及數(shù)組）的常量值(final)還包含一些以文本形式出現(xiàn)的符號(hào)引用，比如：

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◆類和接口的全限定名

◆字段的名稱和描述符

◆方法和名稱和描述符

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虛擬機(jī)必須為每個(gè)被裝載的類型維護(hù)一個(gè)常量池。常量池就是該類型所用到常量的一個(gè)有序集和，包括直接常量（String,Integer和 Float常量）和對(duì)其他類型，字段和方法的符號(hào)引用。

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對(duì)于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在內(nèi)存當(dāng)中是以表的形式存在的， 對(duì)于String類型，有一張固定長度的CONSTANT_String_info表用來存儲(chǔ)文字字符串值，注意：該表只存儲(chǔ)文字字符串值，不存儲(chǔ)符號(hào)引 用。說到這里，對(duì)常量池中的字符串值的存儲(chǔ)位置應(yīng)該有一個(gè)比較明了的理解了。

?在程序執(zhí)行的時(shí)候,常量池會(huì)儲(chǔ)存在Method Area,而不是堆中。

堆與棧

Java的堆是一個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū),類的對(duì)象從中分配空間。這些對(duì)象通過new指令建立，它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收器來負(fù)責(zé)的，堆的優(yōu)勢是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因?yàn)樗窃谶\(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的，Java的垃圾收集器會(huì)自動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點(diǎn)是，由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢。

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棧的優(yōu)勢是，存取速度比堆要快，僅次于寄存器，棧數(shù)據(jù)可以共享。但缺點(diǎn)是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類型的變量數(shù)據(jù)（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和對(duì)象句柄(引用)。

?

棧有一個(gè)很重要的特殊性，就是存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設(shè)我們同時(shí)定義：

int a = 3;??

int b = 3；?

?

編譯器先處理int a = 3；首先它會(huì)在棧中創(chuàng)建一個(gè)變量為a的引用，然后查找棧中是否有3這個(gè)值，如果沒找到，就將3存放進(jìn)來，然后將a指向3。接著處理int b = 3；在創(chuàng)建完b的引用變量后，因?yàn)樵跅Ｖ幸呀?jīng)有3這個(gè)值，便將b直接指向3。這樣，就出現(xiàn)了a與b同時(shí)均指向3的情況。

?

這時(shí)，如果再令 a=4；那么編譯器會(huì)重新搜索棧中是否有4值，如果沒有，則將4存放進(jìn)來，并令a指向4；如果已經(jīng)有了，則直接將a指向這個(gè)地址。因此a值的改變不會(huì)影響 到b的值。

?

要注意這種數(shù)據(jù)的共享與兩個(gè)對(duì)象的引用同時(shí)指向一個(gè)對(duì)象的這種共享是不同的，因?yàn)檫@種情況a的修改并不會(huì)影響到b, 它是由編譯器完成的，它有利于節(jié)省空間。而一個(gè)對(duì)象引用變量修改了這個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，會(huì)影響到另一個(gè)對(duì)象引用變量。

String是一個(gè)特殊的包裝類數(shù)據(jù)?？梢杂?#xff1a;

String str = new String("abc");??

String str = "abc";?

?

兩種的形式來創(chuàng)建，第一種是用new()來新建對(duì)象的，它會(huì)在存放于堆中。每調(diào)用一次就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。而第二種是先在棧中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)String類的對(duì)象引用變量str，然后通過符號(hào)引用去字符串常量池里找有沒有"abc",如果沒有，則將"abc"存放進(jìn)字符串常量池，并令str指向”abc”，如果已經(jīng)有”abc” 則直接令str指向“abc”。

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比較類里面的數(shù)值是否相等時(shí)，用equals()方法；當(dāng)測試兩個(gè)包裝類的引用是否指向同一個(gè)對(duì)象時(shí)，用==，下面用例子說明上面的理論。

String str1 = "abc";??

String str2 = "abc";??

System.out.println(str1==str2); //true?

?

可以看出str1和str2是指向同一個(gè)對(duì)象的。

String str1 =new String ("abc");??

String str2 =new String ("abc");??

System.out.println(str1==str2); // false?

?

用new的方式是生成不同的對(duì)象。每一次生成一個(gè)。

?

因此用第二種方式創(chuàng)建多個(gè)”abc”字符串,在內(nèi)存中 其實(shí)只存在一個(gè)對(duì)象而已.這種寫法有利與節(jié)省內(nèi)存空間.同時(shí)它可以在一定程度上提高程序的運(yùn)行速度，因?yàn)镴VM會(huì)自動(dòng)根據(jù)棧中數(shù)據(jù)的實(shí)際情況來決定是否有必要?jiǎng)?chuàng)建新對(duì)象。而對(duì)于String str = new String("abc")；的代碼，則一概在堆中創(chuàng)建新對(duì)象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要?jiǎng)?chuàng)建新對(duì)象，從而加重了程序的負(fù)擔(dān)。

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另一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時(shí)，總是想當(dāng)然地認(rèn)為，創(chuàng)建了String類的對(duì)象str。擔(dān)心陷阱！對(duì)象可能并沒有被創(chuàng)建！而可能只是指向一個(gè)先前已經(jīng)創(chuàng)建的對(duì)象。只有通過new()方法才能保證每次都創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。

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?由于String類的immutable性質(zhì)，當(dāng)String變量需要經(jīng)常變換 其值時(shí)，應(yīng)該考慮使用StringBuffer類，以提高程序效率。

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?1. 首先String不屬于8種基本數(shù)據(jù)類型，String是一個(gè)對(duì)象。因?yàn)閷?duì)象的默認(rèn)值是null，所以String的默認(rèn)值也是null；但它又是一種特殊的對(duì)象，有其它對(duì)象沒有的一些特性。

?

2. new String()和new String(”")都是申明一個(gè)新的空字符串，是空串不是null；

?

3. String str=”kvill”；String str=new String (”kvill”)的區(qū)別

?

示例：

String s0="kvill";??

String s1="kvill";??

String s2="kv" + "ill";??

System.out.println( s0==s1 );??

System.out.println( s0==s2 );?

?

結(jié)果為：

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?true

?true

?

首先，我們要知結(jié)果為道Java 會(huì)確保一個(gè)字符串常量只有一個(gè)拷貝。

?

因?yàn)槔又械?s0和s1中的”kvill”都是字符串常量，它們在編譯期就被確定了，所以s0==s1為true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量，當(dāng)一個(gè)字 符串由多個(gè)字符串常量連接而成時(shí)，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同樣在編譯期就被解析為一個(gè)字符串常量，所以s2也是常量池中” kvill”的一個(gè)引用。所以我們得出s0==s1==s2；用new String() 創(chuàng)建的字符串不是常量，不能在編譯期就確定，所以new String() 創(chuàng)建的字符串不放入常量池中，它們有自己的地址空間。

?

示例：

String s0="kvill";??

String s1=new String("kvill");??

String s2="kv" + new String("ill");??

System.out.println( s0==s1 );??

System.out.println( s0==s2 );??

System.out.println( s1==s2 );?

?

結(jié)果為：

?

?false

?false

?false

?

例2中s0還是常量池 中"kvill”的應(yīng)用，s1因?yàn)闊o法在編譯期確定，所以是運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的新對(duì)象”kvill”的引用，s2因?yàn)橛泻蟀氩糠?new String(”ill”)所以也無法在編譯期確定，所以也是一個(gè)新創(chuàng)建對(duì)象”kvill”的應(yīng)用;明白了這些也就知道為何得出此結(jié)果了。

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4. String.intern()：

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再補(bǔ)充介紹一點(diǎn)：存在于.class文件中的常量池，在運(yùn)行期被JVM裝載，并且可以擴(kuò)充。String的 intern()方法就是擴(kuò)充常量池的 一個(gè)方法；當(dāng)一個(gè)String實(shí)例str調(diào)用intern()方法時(shí)，Java 查找常量池中 是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，則返回其的引用，如果沒有，則在常 量池中增加一個(gè)Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看示例就清楚了

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示例：

String s0= "kvill";??

String s1=new String("kvill");??

String s2=new String("kvill");??

System.out.println( s0==s1 );??

System.out.println( "**********" );??

s1.intern();??

s2=s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用賦給s2??

System.out.println( s0==s1);??

System.out.println( s0==s1.intern() );??

System.out.println( s0==s2 );?

?

結(jié)果為：

?

?false

?false //雖然執(zhí)行了s1.intern(),但它的返回值沒有賦給s1

?true //說明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用

?true

?

最后我再破除一個(gè)錯(cuò)誤的理解：有人說，“使用 String.intern() 方法則可以將一個(gè) String 類的保存到一個(gè)全局 String 表中 ，如果具有相同值的 Unicode 字符串已經(jīng)在這個(gè)表中，那么該方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中沒有相同值的字符串，則將自己的地址注冊到表中”如果我把他說的這個(gè)全局的 String 表理解為常量池的話，他的最后一句話，”如果在表中沒有相同值的字符串，則將自己的地址注冊到表中”是錯(cuò)的：

?

示例：

String s1=new String("kvill");??

String s2=s1.intern();??

System.out.println( s1==s1.intern() );??

System.out.println( s1+" "+s2 );??

System.out.println( s2==s1.intern() );?

?

結(jié)果：

?

?false

?kvill kvill

?true

?

在這個(gè)類中我們沒有聲名一個(gè)”kvill”常量，所以常量池中一開始是沒有”kvill”的，當(dāng)我們調(diào)用s1.intern()后就在常量池中新添加了一 個(gè)”kvill”常量，原來的不在常量池中的”kvill”仍然存在，也就不是“將自己的地址注冊到常量池中”了。

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s1==s1.intern() 為false說明原來的”kvill”仍然存在；s2現(xiàn)在為常量池中”kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()為true。

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5. 關(guān)于equals()和==:

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這個(gè)對(duì)于String簡單來說就是比較兩字符串的Unicode序列是否相當(dāng)，如果相等返回true;而==是 比較兩字符串的地址是否相同，也就是是否是同一個(gè)字符串的引用。

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6. 關(guān)于String是不可變的

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這一說又要說很多，大家只 要知道String的實(shí)例一旦生成就不會(huì)再改變了，比如說：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4個(gè)字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在內(nèi)存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在內(nèi)存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把這個(gè)字符串的地址賦給了str,就是因?yàn)镾tring的”不可變”產(chǎn)生了很多臨時(shí)變量，這也就是為什么建議用StringBuffer的原 因了，因?yàn)镾tringBuffer是可改變的。

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下面是一些String相關(guān)的常見問題：

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String中的final用法和理解

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?final StringBuffer a = new StringBuffer("111");

?final StringBuffer b = new StringBuffer("222");

?a=b;//此句編譯不通過

?final StringBuffer a = new StringBuffer("111");

?a.append("222");// 編譯通過

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可見，final只對(duì)引用的"值"(即內(nèi)存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那個(gè)對(duì)象，改變它的指向會(huì)導(dǎo)致編譯期錯(cuò)誤。至于它所指向的對(duì)象的變化，final是不負(fù)責(zé)的。

String常量池問題的幾個(gè)例子

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下面是幾個(gè)常見例子的比較分析和理解：

String a = "a1";??

String b = "a" + 1;??

System.out.println((a == b)); //result = true?

String a = "atrue";??

String b = "a" + "true";??

System.out.println((a == b)); //result = true?

String a = "a3.4";??

String b = "a" + 3.4;??

System.out.println((a == b)); //result = true

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分析：JVM對(duì)于字符串常量的"+"號(hào)連接，將程序編譯期，JVM就將常量字符串的"+"連接優(yōu)化為連接后的值，拿"a" + 1來說，經(jīng)編譯器優(yōu)化后在class中就已經(jīng)是a1。在編譯期其字符串常量的值就確定下來，故上面程序最終的結(jié)果都為true。

String a = "ab";??

String bb = "b";??

String b = "a" + bb;??

System.out.println((a == b)); //result = false

?

分析：JVM對(duì)于字符串引用，由于在字符串的"+"連接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序編譯期是無法確定的，即"a" + bb無法被編譯器優(yōu)化，只有在程序運(yùn)行期來動(dòng)態(tài)分配并將連接后的新地址賦給b。所以上面程序的結(jié)果也就為false。

String a = "ab";??

final String bb = "b";??

String b = "a" + bb;??

System.out.println((a == b)); //result = true

?

分析：和[3]中唯一不同的是bb字符串加了final修飾，對(duì)于final修飾的變量，它在編譯時(shí)被解析為常量值的一個(gè)本地拷貝存儲(chǔ)到自己的常量 池中或嵌入到它的字節(jié)碼流中。所以此時(shí)的"a" + bb和"a" + "b"效果是一樣的。故上面程序的結(jié)果為true。

String a = "ab";??

final String bb = getBB();??

String b = "a" + bb;??

System.out.println((a == b)); //result = false??

private static String getBB() {?

return "b";??

}

?

分析：JVM對(duì)于字符串引用bb，它的值在編譯期無法確定，只有在程序運(yùn)行期調(diào)用方法后，將方法的返回值和"a"來動(dòng)態(tài)連接并分配地址為b，故上面 程序的結(jié)果為false。

?

通過上面4個(gè)例子可以得出得知：

?

String? s? =? "a" + "b" + "c";

??

就等價(jià)于String s = "abc";?

?

?String? a? =? "a";??

?String? b? =? "b";??

?String? c? =? "c";??

?String? s? =?? a? +? b? +? c;

?

這個(gè)就不一樣了，最終結(jié)果等于：

?

StringBuffer temp = new StringBuffer();????

temp.append(a).append(b).append(c);????

String s = temp.toString();

?

由上面的分析結(jié)果，可就不難推斷出String 采用連接運(yùn)算符（+）效率低下原因分析，形如這樣的代碼：

public class Test {?

public static void main(String args[]) {?

String s = null;?

for(int i = 0; i < 100; i++) {?

s += "a";?

??? }?

?? }?

}

?

每做一次 + 就產(chǎn)生個(gè)StringBuilder對(duì)象，然后append后就扔掉。下次循環(huán)再到達(dá)時(shí)重新產(chǎn)生個(gè)StringBuilder對(duì)象，然后 append 字符串，如此循環(huán)直至結(jié)束。如果我們直接采用 StringBuilder 對(duì)象進(jìn)行 append 的話，我們可以節(jié)省 N - 1 次創(chuàng)建和銷毀對(duì)象的時(shí)間。所以對(duì)于在循環(huán)中要進(jìn)行字符串連接的應(yīng)用，一般都是用StringBuffer或StringBulider對(duì)象來進(jìn)行 append操作。

?

String對(duì)象的intern方法理解和分析：

public class Test4 {?

private static String a = "ab";??

public static void main(String[] args){?

String s1 = "a";?

String s2 = "b";?

String s = s1 + s2;?

System.out.println(s == a);//false?

System.out.println(s.intern() == a);//true???

}?

}

?

這里用到Java里面是一個(gè)常量池的問題。對(duì)于s1+s2操作，其實(shí)是在堆里面重新創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象,s保存的是這個(gè)新對(duì)象在堆空間的的內(nèi)容，所 以s與a的值是不相等的。而當(dāng)調(diào)用s.intern()方法，卻可以返回s在常量池中的地址值，因?yàn)閍的值存儲(chǔ)在常量池中，故s.intern和a的值相等。

?

總結(jié)

棧中用來存放一些原始數(shù)據(jù)類型的局部變量數(shù)據(jù)和對(duì)象的引用(String,數(shù)組.對(duì)象等等)但不存放對(duì)象內(nèi)容.

?

堆中存放使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建的對(duì)象.

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字符串是一個(gè)特殊包裝類,其引用是存放在棧里的,而對(duì)象內(nèi)容必須根據(jù)創(chuàng)建方式不同定(常量池和堆).有的是編譯期就已經(jīng)創(chuàng)建好，存放在字符串常量池中，而有的是運(yùn)行時(shí)才被創(chuàng)建.使用new關(guān)鍵字，存放在堆中。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/decennium/archive/2012/03/20/2407295.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java内存分配与管理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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