java程序运行时内存分配详解

一、基本概念

每运行一个java程序会产生一个java进程，每个java进程可能包含一个或者多个线程，每一个Java进程对应唯一一个JVM实例，每一个JVM实例唯一对应一个堆，每一个线程有一个自己私有的栈。进程所创建的所有类的实例（也就是对象）或数组（指的是数组的本身，不是引用）都放在堆中,并由该进程所有的线程共享。Java中分配堆内存是自动初始化的，即为一个对象分配内存的时候，会初始化这个对象中变量。虽然Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在栈中分配,也就是说在建立一个对象时在堆和栈中都分配内存，在堆中分配的内存实际存放这个被创建的对象的本身，而在栈中分配的内存只是存放指向这个堆对象的引用而已。局部变量 new 出来时，在栈空间和堆空间中分配空间，当局部变量生命周期结束后，栈空间立刻被回收，堆空间区域等待GC回收。

具体的概念： JVM的内存可分为3个区：堆(heap)、栈(stack)和方法区(method，也叫静态区)：

堆区:

1.存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息(class的目的是得到操作指令) ；
2.jvm只有一个堆区(heap)，且被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身和数组本身；

栈区:
1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型本身和自定义对象的引用；
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)；

方法区（静态区）:
1.被所有的线程共享，方法区包含所有的class（class是指类的原始代码，要创建一个类的对象，首先要把该类的代码加载到方法区中，并且初始化）和static变量。
2.方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。

二、实例演示

　AppMain.java 
　
　　public   class  AppMain                //运行时, jvm 把appmain的代码全部都放入方法区     
　　{     
　　public   static   void  main(String[] args)  //main 方法本身放入方法区。     
　　{     
　　Sample test1 = new  Sample( " 测试1 " );   //test1是引用，所以放到栈区里， Sample是自定义对象应该放到堆里面     
　　Sample test2 = new  Sample( " 测试2 " );     
　　   
　　test1.printName();     
　　test2.printName();     
　　}     
　　}     
　　   
　　public   class  Sample        //运行时, jvm 把appmain的信息都放入方法区     
　　{     
　　/** 范例名称 */     
　　private String name;      //new Sample实例后， name 引用放入栈区里, name 对应的 String 对象放入堆里     
　　   
　　/** 构造方法 */     
　　public  Sample(String name)     
　　{     
　　this .name = name;     
　　}     
　　   
　　/** 输出 */     
　　public   void  printName()   //在没有对象的时候，print方法跟随sample类被放入方法区里。     
　　{     
　　System.out.println(name);     
　　}     
　　}

运行该程序时，首先启动一个Java虚拟机进程，这个进程首先从classpath中找到AppMain.class文件，读取这个文件中的二进制数据，然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中，这就是AppMain类的加载过程。
接着，Java虚拟机定位到方法区中AppMain类的Main()方法的字节码，开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是：
Sample test1=new Sample("测试1");
该语句的执行过程：
1、 Java虚拟机到方法区找到Sample类的类型信息，没有找到，因为Sample类还没有加载到方法区（这里可以看出，java中的内部类是单独存在的，而且刚开始的时候不会跟随包含类一起被加载，等到要用的时候才被加载）。Java虚拟机立马加载Sample类，把Sample类的类型信息存放在方法区里。
2、 Java虚拟机首先在堆区中为一个新的Sample实例分配内存, 并在Sample实例的内存中存放一个方法区中存放Sample类的类型信息的内存地址。
3、 JVM的进程中，每个线程都会拥有一个方法调用栈，用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程，栈中的每一个元素就被称为栈帧，每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈压入一个新帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。
4、位于“=”前的Test1是一个在main()方法中定义的一个变量（一个Sample对象的引用），因此，它被会添加到了执行main()方法的主线程的JAVA方法调用栈中。而“=”将把这个test1变量指向堆区中的Sample实例。
5、JVM在堆区里继续创建另一个Sample实例，并在main方法的方法调用栈中添加一个Test2变量，该变量指向堆区中刚才创建的Sample新实例。
6、JVM依次执行它们的printName()方法。当JAVA虚拟机执行test1.printName()方法时，JAVA虚拟机根据局部变量test1持有的引用，定位到堆区中的Sample实例，再根据Sample实例持有的引用，定位到方法去中Sample类的类型信息，从而获得printName()方法的字节码，接着执行printName()方法包含的指令，开始执行。

java程序运行时内存分配详解

全站热榜