java的内存模型 - stack和heap

好文直译，来源这篇文章： Stack Memory and Heap Space in Java （https://www.baeldung.com/java-stack-heap）

1. 指南

为了以最佳方式运行应用程序，JVM将内存分为堆栈和堆内存。每当我们声明新的变量和对象，调用新的方法，声明String或执行类似的操作时，JVM就会从堆栈内存或堆空间中为这些操作指定内存。
在本教程中，我们将讨论这些内存模型。我们将列举它们之间的一些关键区别，它们在RAM中的存储方式，它们提供的功能以及在何处使用它们。

2. java中的栈内存 - Stack

Java中的堆栈内存用于静态内存分配和线程执行。它包括给某个方法操作的原始值（byte、short、int、long、boolean、char、float、double）以及对从该方法引用的堆中对象的引用。

对该存储器的访问按后进先出（LIFO）顺序进行。每当调用新方法时，都会在堆栈顶部创建一个新块（压栈），其中包含特定于该方法的值，例如原始变量和对对象的引用。

方法执行完后，将释放其对应的堆栈贞（出栈），流程返回到调用方法，并且下一个方法可以使用空间。

2.1. 栈内存几个特性

除了我们到目前为止讨论的内容以外，以下是堆栈存储器的其他一些特性：

随着新的方法有序的压栈和返回，它会增长和收缩
堆栈中的变量仅在创建它们的方法运行结束之前（返回）才存在 （此处原文表达不准确，已修改）
栈内存被自动分配和释放 （原文表达不准确，已修改，“自动释放”应该是相对堆内存的垃圾回收来说说的吧）
如果此内存已满，则Java抛出java.lang.StackOverFlowError
与堆内存相比，对该内存的访问速度很快
该内存是线程安全的，因为每个线程都在自己的堆栈中运行

3. java的堆空间 - Heap

Java中的堆空间用于在运行时为Java对象和JRE类动态分配内存。新对象总是在堆空间中创建，并且对该对象的引用存储在栈内存中。
这些对象具有全局访问权限，可以从应用程序中的任何位置进行访问。

此内存模型进一步细分为称为Generation 的较小部分，它们是：

年轻代 – 在这里存放新创建的对象并给这些对象计时（逐渐增加对象的age，到了某个阈值（一般是15）就会被放到老年代中）。填满后会发生minor垃圾回收
老年代 – 这是保存长期存在的对象的位置。当对象存储在“年轻代”中时，将设置该对象的年龄阈值，当达到该阈值时，该对象将移至老一代
永生代 – 包含用于运行时类和应用程序方法的JVM元数据

3.1. java的堆的特性

除了到目前为止我们讨论的内容以外，还有堆空间的其他一些特性：

可通过复杂的内存管理技术来访问它，包括年轻代，老年代及永久一代。如果堆空间已满，Java会抛出java.lang.OutOfMemoryError
对该内存的访问比堆栈内存要慢
与堆栈相比，该内存不会自动释放。它需要垃圾收集器释放未使用的对象，以保持内存使用效率。
与堆栈不同，堆不是线程安全的，需要通过适当的使用同步代码来加以保护

4. 举例说明

根据到目前为止所学的知识，我们来分析一个简单的Java代码，并评估此处的内存管理方式：

    class Person {
        int id;
        String name;
     
        public Person(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
    }
     
    public class PersonBuilder {
        private static Person buildPerson(int id, String name) {
            return new Person(id, name);
        }
     
        public static void main(String[] args) {
            int id = 23;
            String name = "John";
            Person person = null;
            person = buildPerson(id, name);
        }
    }

让我们逐步分析一下：

进入main（）方法后，将在堆栈存储器中创建一个空间来存储该方法的原始值和对象引用。
- 整数id的原始值将直接存储在堆栈存储器中
- 类型为Person的引用变量person也将在堆栈内存中创建，该内存将指向堆中的实际对象
从main（）对参数化构造函数Person（int，String）的调用将在上一个堆栈的顶部分配内存。它将存储：
- 堆栈内存中调用对象的this对象引用
- 堆栈存储器中的原始值id
- String参数名称的引用变量，它将指向堆内存中字符串池中的实际字符串
main方法进一步调用buildPerson（）静态方法，对此方法的进一步分配将在上一个方法的顶部在堆栈内存中进行。这将再次以上述方式存储变量。（我感觉Person()是后压栈的，原文应该不对）
但是，对于新创建的Person类型的对象person，所有实例变量都将存储在堆内存中。

下图说明了这种分配：

5. 总结

在总结本文之前，让我们快速总结一下栈内存和堆空间之间的区别：

比较维度	栈	堆
应用	栈被分块访问，在一个线程一次执行期间只访问特定的栈贞	应用运行时可以访问到整个堆空间
大小	栈空间有限制，由操作系统决定，一般比堆小	堆没有大小限制
存储	只用来存储原始值和堆中对象的引用	所有被创建的对象
顺序	先进先出(LIFO)	可通过复杂的内存管理机制访问该内存，包括年轻代，老年代以及永久一代。
生命周期	分配的栈内存的只在方法被执行时存在	对空间在程序运行是一直存在
效率	与堆相比，分配速度要快得多	与堆栈相比分配速度较慢
分配和释放	分别调用和返回方法时，将自动分配和释放此内存	当新对象被创建是分配堆空间，当栈中没有对象引用是垃圾回收器对其内存回收

当不再引用新对象时，由垃圾收集器创建并释放新对象时分配堆空间

posted @ 2020-11-11 23:07 TougherThanEvil 阅读(181) 评论(0) 收藏举报

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