JAVA内存管理

被问到有关Java内存管理的知识，所以要搜集整理一下了。开始之前，我们要明白一点，我们所使用的变量就是一块一块的内存空间！！

一、内存管理原理：

在java中，有java程序、虚拟机、操作系统三个层次，其中java程序与虚拟机交互，而虚拟机与操作系统间交互！这就保证了java程序的平台无关性！下面我们从程序运行前，程序运行中、程序运行内存溢出三个阶段来说一下内存管理原理！

1、程序运行前：JVM向操作系统请求一定的内存空间，称为初始内存空间！程序执行过程中所需的内存都是由java虚拟机从这片内存空间中划分的。

2、程序运行中：java程序一直向java虚拟机申请内存，当程序所需要的内存空间超出初始内存空间时，java虚拟机会再次向操作系统申请更多的内存供程序使用！

3、内存溢出：程序接着运行，当java虚拟机已申请的内存达到了规定的最大内存空间，但程序还需要更多的内存，这时会出现内存溢出的错误！

至此可以看出，Java 程序所使用的内存是由 Java 虚拟机进行管理、分配的。Java 虚拟机规定了 Java 程序的初始内存空间和最大内存空间，开发者只需要关心 Java 虚拟机是如何管理内存空间的，而不用关心某一种操作系统是如何管理内存的。  

 

二、 RUNTIME 类的使用：

 

Java 给我们提供了Runtime 类得到JVM 内存的信息

方法名称	参数	作用	返回值
getRuntime	无	获取 Runtime 对象	Runtime 对象
totalMemory	无	获取 JVM 分配给程序的内存数量	long：内存数量
freeMemory	无	获取 当前可用的内存数量	long：内存数量
maxMemory	无	获取 JVM 可以申请到的最大内存数量	long：内存数量

   

 

三、内存空间逻辑划分：

 

JVM 会把申请的内存从逻辑上划分为三个区域，即：方法区、堆与栈。 

方法区：方法区默认最大容量为64M，Java虚拟机会将加载的java类存入方法区，保存类的结构（属性与方法），类静态成员等内容。

堆：默认最大容量为64M，堆存放对象持有的数据，同时保持对原类的引用。可以简单的理解为对象属性的值保存在堆中，对象调用的方法保存在方法区。

栈：栈默认最大容量为1M，在程序运行时，每当遇到方法调用时，Java虚拟机就会在栈中划分一块内存称为栈帧（Stack frame），栈帧中的内存供局部变量（包括基本类型与引用类型）使用，当方法调用结束后，Java虚拟机会收回此栈帧占用的内存。 

 

四、java数据类型

 

 

1、基本数据类型：没封装指针的变量。

声明此类型变量，只会在栈中分配一块内存空间。

 

2、引用类型：就是底层封装指针的数据类型。

他们在内存中分配两块空间，第一块内存分配在栈中，只存放别的内存地址，不存放具体数值，我们也把它叫指针类型的变量，第二块内存分配在堆中，存放的是具体数值，如对象属性值等。

 

3、下面我们从一个例子来看一看：

public class Student { 

  String stuId; 

  String stuName; 

  int stuAge; 

} 

 


public class TestStudent { 

  public static void main(String[] args) { 

    Student s = new Student(); 

    String name = new String("云鹤");  

    int a = 10; 

    char b = 'm'; 

    s.stuId = "6363"; 

    s.stuName = "刘德华"; 

    s.stuAge = 25; 

  } 

}

（1）类当然是存放在方法区里面的。

（2）Student s = new Student(); 

这行代码就创建了两块内存空间，第一个在栈中，名字叫s，它就相当于指针类型的变量，我们看到它并不存放学生的姓名、年龄等具体的数值，而是存放堆中第二块内存的地址，第二块才存放具体的数值，如学生的编号、姓名、年龄等信息。

 

（3）int a = 10; 

这是 基本数据类型 变量，具体的值就存放在栈中，并没有只指针的概念！

 

下图就是本例的内存布置图：

 

此外我们还要知道Student s = new Student(); 包括了声明和创建，即：

声明：Student s;

创建：s = new Student();

其中声明只是在栈中声明一个空间，但还没有具体的值，声明后的情况如下图所示：

创建后的情况如下图所示：

 

 

（4）引用类型中的数组也封装了指针，即便是基本数据类型的数组也封装了指针，数组也是引用类型。比如代码int[] arr = new int[]{3, 6, 12, 9, 66, 31};如下图所示：

 

 五、java值传参与引用传参

 

（1）参数根据调用后的效果不同，即是否改变参数的原始数值，又可以分为两种:按值传递的参数与按引用传递的参数。

按值传递的参数原始数值不改变，按引用传递的参数原始数值改变！这是为什么呢？其实相当简单：

我们知道基本数据类型的变量存放在栈里面，变量名处存放的就是变量的值，那么当基本数据类型的变量作为参数时，传递的就是这个值，只是把变量的值传递了过去，不管对这个值如何操作，都不会改变变量的原始值。而对引用数据类型的变量来说，变量名处存放的地址，所以引用数据类型的变量作为传参时，传递的实际上是地址，对地址处的内容进行操作，当然会改变变量的值了！

正常情况下，我们用数组测试TestArray类如下：

public class TestArray { 

      void change(int[] arr) { 

            for(int i=0;i<arr.length;i++)
               if(i%2==0)
                   arr[i]=1000;
            System.out.println("方法体内修改值后：" ); 
            for(int i=0;i<arr.length;i++)
                System.out.println(arr[i]);
      }

public static void main(String[] args) { 


    int[] a = {1,2,3,4}; 

    TestArray testString = new TestArray(); 

    System.out.println("方法调用前："); 
    for(int i=0;i<a.length;i++)
        System.out.println(a[i]);
    testString.change(a); 
    System.out.println("方法调用后："); 
    for(int i=0;i<a.length;i++)
        System.out.println(a[i]);
  } 

    }

输出结果如下：

方法调用前：
1
2
3
4
方法体内修改值后：
1000
2
1000
4
方法调用后：
1000
2
1000
4

数组实际上也是引用类型，在调用函数的过程中改变了其值。

 （2）特例：String

 

public class TestString { 

      void change(String str) { 

            str = "吴奇隆"; 

            System.out.println("方法体内修改值后：" + str); 
    
      }

public static void main(String[] args) { 


    String name = "歌星"; 

    TestString testString = new TestString(); 

    System.out.println("方法调用前：" + name); 
    testString.change(name); 
    System.out.println("方法调用后：" + name); 

  } 

    

结果：

方法调用前：歌星
方法体内修改值后：吴奇隆
方法调用后：歌星

分析：

上例中，虽然参数String 是引用数据类型，但其值没有发生改变，这是因为String 类是final 的，它是定长，不允许对其进行改变，而StringBuffer(多线程下使用性能优)和StringBuilder(单线程下面使用性能优)是可以改变的。如果这里用StringBuffer和SringBuiler替代，结果和Array的使用一样，中间结果会被改变。

我们看初始情况，即String name = "歌星";这行代码运行

完，如下图：

 

 

 当调用方法时testString.change(name)，内存变化为：

 

 

 

在方法体内，参数str赋予一个新值，str = "吴奇隆"。因为"吴奇隆"这个String是定长，系统就会在堆中分配一块新的内存空间37DF，这样str指向了新的内存空间37DF，而name还是指向36DF， 37DF的改变对它已没影响：

 

 

最后，方法调用结束，str与37DF的内存空间消亡。Name的值依然为歌星,并没有改变。

所以String虽然是引用类型参数，但值依然不变：

 

 

 （3）无法交换的例子：

 

public class TestChange { 

  void change(Student stu1, Student stu2) { 

    stu1.stuAge ++; 

    stu2.stuAge ++; 

    Student stu = stu1; 

    stu1 = stu2; 

    stu2 = stu; 

  } 

   

  public static void main(String[] args) { 

     

    Student z = new Student(); 

    z.stuName = "张信哲"; 

    z.stuAge = 40; 

     

    Student r = new Student(); 

    r.stuName = "任贤齐"; 

    r.stuAge = 30; 

    System.out.println("交换前z：\t"+z.stuName+"\t"+z.stuAge); 
    System.out.println("交换前r：\t"+r.stuName+"\t"+r.stuAge); 

    TestChange testChange = new TestChange(); 

    testChange.change(z, r);      

    System.out.println("交换后z：\t"+z.stuName+"\t"+z.stuAge); 
    System.out.println("交换后r：\t"+r.stuName+"\t"+r.stuAge); 

  } 
  
} 

运行结果：

交换前z：    张信哲    40
交换前r：    任贤齐    30
交换后z：    张信哲    41
交换后r：    任贤齐    31