java 中的堆和栈

 

Java中的内存划分

Java程序在运行时，需要在内存中分配空间。为了提高运行效率，就对数据进行了不同的空间划分。因为每一片区域都有特定的数据处理方式和内存管理方式。

具体分为5种内存空间：

1. 程序计数器：保证线程切换后能恢复到原来的执行位置。
2. 虚拟机栈：（栈内存）为虚拟机执行java方法服务，方法被调用时，创建栈帧-
3. 本地方法栈：为虚拟机执行使用到的Native方法服务
4. 堆内存：存放所有new出来的东西
5. 方法区：存储被虚拟机加载的类信息，常量，静态常量，静态方法等。
6. 运行时常量池（方法区的一部分）

 GC对他们的回收：

内存区域中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这3个区域随着线程而生，线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条件的执行出栈和入栈的操作。每个栈帧中分配多少内存基本是在类结构确定下来时就已知的。在这个区域不需要过多的考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟着回收了。

GC回收的主要对象：Java堆和方法区

一个接口中的多个实现类需要的内存可能不同，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，GC关注的也是这部分内存。

1.程序计数器：（线程私有）

每隔线程拥有一个程序计数器，在线程创建时创建，指向吓一跳指令的地址

执行本地方法时，其值为undefined。

说的通俗一点，我们知道，Java是支持多线程的，程序先去执行A线程，执行到一半然后去执行B线程，然后又跑去接着执行A线程，那程序是怎么记住A线程已经执行到哪里了呢？这就需要程序计数器了。因此，为了线程切换后能够恢复到正确执行的位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，这块属于“线程私有”的内存。

2.Java虚拟机栈（线程私有）

每隔方法被调用的时候会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息。局部变量表存放的是：编译器可知的基本数据类型，对象引用类型。

每个方法被调用直到执行完的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从引入到出栈的过程。

在Java虚拟机中，对这个区域规定了两种异常情况：

（1）如果线程请求的栈深度太深，超出了虚拟机所允许的深度，就会出现StackOverFlowError（比如无线递归，因为每一层栈帧都会占用一定空间，erXss规定了栈的最大空间，超出这个值就会报错）

（2）虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展到无法申请足够的内存空间，会出现OOM（OutOfMemory）

3.本地方法栈：

（1）本地方法栈与java虚拟机栈做用户非常相似，区别是：java虚拟机栈是为虚拟机执行java方法服务的而本地方法栈则是为虚拟机使用到Native方法服务。

（2）Java虚拟机没有对本地方法栈的使用和数据结构做强制规定，Sun HotSpot虚拟机就把java虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

（3）本地方法栈也会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError

4.Java堆：堆内存

（1）堆是Java虚拟机所管理的内存区域中罪的的一块，java堆是被所有县城共享的内存区域，在java虚拟机启动时创建堆内存的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在堆内存分配。

（2）堆是GC管理的主要区域，从垃圾回收的角度看，由于现在的垃圾收集器都是采用的粉黛手机算法，因此java堆还可以初步细分为新生代和老年代。

（3）Java虚拟机规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续的即可。在实现的既可以是固定的，也可以是动态扩展的。如果在堆内存没有完成实力分配，并且对大小也无法扩展，就会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区（线程共享）

（1）用于存储已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数据。

（2）Sun HotSpot虚拟机把方法区叫做永久带（permanent Generation），方法区中最终要的部分是运行时常量池。

6.运行时常量池：

（1）运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时就会抛出OutOfMemoryError异常。

一、先说一下最基本的要点

基本数据类型、局部变量都是存放在栈内存中的，用完就消失。
new创建的实例化对象及数组，是存放在堆内存中的，用完之后靠垃圾回收机制不定期自动消除。

二、先明确以上两点，以下示例就比较好理解了

示例1

main()
　　int x=1;
show ()
　　int x=2

主函数main()中定义变量int x=1，show()函数中定义变量int x=1。最后show()函数执行完毕。

以上程序执行步骤：

第1步——main()函数是程序入口，JVM先执行，在栈内存中开辟一个空间，存放int类型变量x，同时附值1。
第2步——JVM执行show()函数，在栈内存中又开辟一个新的空间，存放int类型变量x，同时附值2。
　　　　　此时main空间与show空间并存，同时运行，互不影响。
第3步——show()执行完毕，变量x立即释放，空间消失。但是main()函数空间仍存在，main中的变量x仍然存在，不受影响。

示意图如下：

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示例2

main()
　　int[] x=new int[3];
　　x[0]=20

主函数main()中定义数组x，元素类型int，元素个数3。

以上程序执行步骤
第1步——执行int[] x=new int[3];
　　隐藏以下几分支
　　JVM执行main()函数，在栈内存中开辟一个空间，存放x变量（x变量是局部变量）。
　　同时，在堆内存中也开辟一个空间，存放new int[3]数组，堆内存会自动内存首地址值，如0x0045。
　　数组在栈内存中的地址值，会附给x，这样x也有地址值。所以，x就指向（引用）了这个数组。此时，所有元素均未附值，但都有默认初始化值0。

第2步——执行x[0]=20
　　即在堆内存中将20附给[0]这个数组元素。这样，数组的三个元素值分别为20,0,0

示图如下：

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