前文知道了java程序运行时在内存中的大概分布,但是对于具体程序是如何运行的,看到一篇文章,直接转载过来。
(一)不含静态变量的java程序运行时内存变化过程分析
代码:
1 package oop; 2 3 /** 4 * 说明:实体类 5 * 6 * @author huayu 7 * @date 2018/8/3 8 */ 9 public class Birthday { 10 private int day; 11 private int month; 12 private int year; 13 //有参构造方法 14 public Birthday(int day, int month, int year) { 15 this.day = day; 16 this.month = month; 17 this.year = year; 18 } 19 20 public int getDay() { 21 return day; 22 } 23 24 public void setDay(int day) { 25 this.day = day; 26 } 27 28 public int getMonth() { 29 return month; 30 } 31 32 public void setMonth(int month) { 33 this.month = month; 34 } 35 36 public int getYear() { 37 return year; 38 } 39 40 public void setYear(int year) { 41 this.year = year; 42 } 43 44 @Override 45 public String toString() { 46 return "Birthday{" + 47 "day=" + day + 48 ", month=" + month + 49 ", year=" + year + 50 '}'; 51 } 52 } 53 54 55 56 57 58 59 60 61 import oop.Birthday; 62 63 /** 64 * 说明:测试类 65 * 66 * @author huayu 67 * @date 2018/8/3 68 */ 69 public class TestBirthday { 70 public static void main(String[] args) { 71 //new TestBirthday();相当于调用了TestBirthday类的无参构造方法(编译器默认加的) 72 1. TestBirthday test=new TestBirthday(); 73 //调到这句在栈内存分配一块名为date,值为9的内存 74 2. int date=9; 75 //new Birthday(7,7,1970);相当于调用了Birthday类中的有参构造方法 76 3. Birthday d1=new Birthday(7,7,1970); 77 4. Birthday d2=new Birthday(1,1,2000); 78 5. test.change1(date); 79 6. test.change2(d1); 80 7. test.change3(d2); 81 8. System.out.println("date="+date); 82 9. d1.toString(); 83 10. d2.toString(); 84 85 } 86 public void change1(int i){ 87 11. i=1234; 88 } 89 public void change2(Birthday b){ 90 12. b=new Birthday(22,2,2004); 91 } 92 public void change3(Birthday b){ 93 13. b.setDay(22); 94 } 95 }
内存过程分析:
在做分析以前我们应该预备的知识有:
1)栈内存储的是局部变量,基础类型的局部变量也分配在栈中,而且它只占一块内存:如下图栈中的局部变量date,一个int类型变量分配了一块int类型空间,四个字节,里面装了个值9,名字叫做date。
2)引用类型在内存中占两大块(栈中跟堆中),一块在栈中存的是指向对象的引用(对象在堆中的地址),一块在堆中存的是new出来的对象。(凡是new出东西来,则在堆内存中做分配):如下图栈中的局部变量test,一个引用类型分配了一块内存用于存test的引用(即对象在堆中的存储地址,后期利用这个存储地址去找到并操作堆中new出来这个引用的对象),它指向了在堆中new出来的对象的一块内存(即图中那块未存东西的空位置)。
3)方法中的形参与局部变量等同
4)方法调用的时候是值传递
5)方法执行完毕后,在栈中为这个方法分配的局部变量的空间全部消失。
6)在堆中new出来的对象若栈中没有了它的引用(也就是不用它了),后期会被GC清理掉那部分堆中的内存,而GC回收的具体时间不可控。
上面代码中当执行到TestBirthday中main方法第四句时,内存里面的布局是这个样子的(下图1中所示堆中的d1对象显示的好像是3块,其实就是一个块,也就是堆中就一个d1对象,我为了看起来清楚才这么画的自己知道就可以了,d2同理也是就一个对象)。
(1)执行change1(int i)方法
接下来我们开始执行第五句chage1(int i)方法,而里面有个形参i,当我们调用这个方法的时候,首先应该在栈里面为形参(与局部变量等同)分配一块空间,如下分配了一个空间名字叫i,值的话是实参传了多少就是多少,在这实参是date且值为9,所以形参i的值是9(方法调用的时候是值传递,相当于把date的值9复制给了i),此时的内存布局为图2:
执行到第11句,i=1234;到这时i的值由9变为了1234,但是date值不会变,因为i当时的值9是date复制了一份给它的,所以i的改变对date无影响。此时的内存布局为图3:
当执行完change1方法后,形参i在栈中分配的空间被收回(注意这时date依然不受影响哈),此时的内存布局为图4
(2)执行change2(Birthday b)方法
首先,形参要求传一个Birthday b的引用类型,所以我们将d1传进来。Birthday b是一个局部变量,二话不说在栈内存空间内分配一个变量b,b中装的是实参中传的内容(即d1中的内容),当执行了这个方法之后,它会把d1中的值复制给b。此时b中的地址跟d1是一样的,他们指向的是同一个对象(堆中的d1对象)。此时的内存布局为图5:
当执行第12句b=new Birthday(22,2,2004);这一句时,堆中这是又会new出一个新的对象(凡是new出东西来,则在堆内存中做分配),此时栈中的引用地址指向新new出来的b的对象(注意到栈中b的引用地址也变化了)。此时的内存布局为图6:
当方法change2执行完毕后,为其在栈中分布的局部变量空间也随之消失。注意,此时栈中为方法执行分布的局部变量被收回了,但是它在堆上new出来的对象b不一定消失,它会等待GC来回收它,具体回收时间不可控,所以我们也不确定它什么时候能消失,但是弱栈中没有了指向它的引用,这个b对象迟早会被GC清理掉,早晚会消失。此时的内存布局为图7:
(3)执行change3(Birthday b)方法
首先,形参要求传一个Birthday b的引用类型,所以我们将d2传进来。Birthday b是一个局部变量,二话不说在栈内存空间内分配一个变量b,b中装的是实参中传的内容(即d2中的内容),当执行了这个方法之后,它会把d2中的值复制给b。此时b中的地址跟d2是一样的,他们指向的是同一个对象(堆中的d2对象)。此时的内存布局为图8:
当执行到第13句b.setDay(22);(是Birthday类中的public void setDay(int day) {this.day = day;}这个方法),它会利用b这个引用去操作d2对象,当传入实参22给int day后它会把值传给this.day,则day的值真正被改变了(注意,此时的栈中b引用跟d2引用的值都没变,还是指向同一个对象)。此时的内存布局为图9:
当方法change3执行完毕后,为其在栈中分布的局部变量空间也随之消失。注意,虽然此时栈中b引用虽然消失了,但它指向的对象d2还有栈中的d2引用在,所以堆中对象d2不会消失。此时的内存布局为图10:
change1,change2方法调用完后,或早或晚的栈内存,堆内存中分配的空间的都会被回收,没起任何实质性作用,相当于白调了。而change3方法调用了实体类Birthday中的具体方法,确实并对堆内存中仍然被栈空间的引用d2所引用的堆内对象做了修改产生了实质性作用。
(二)含static静态变量的java程序运行时内存变化过程分析
预备知识:static关键字
1)在类中,用static声明的成员变量为静态成员变量,它为该类的公用变量。在第一次使用时候被初始化,对于该类的所有对象来说,static成员变量只有一份。
2)用static声明的方法为静态方法,在调用该方法时,不会将对象的引用传递给它,所以在static方法中不可访问非static的成员。(静态方法只能访问静态成员,因为非静态方法的调用要先创建对象,在调用静态方法时可能对象并没有被初始化)。
3)可以通过对象引用或类名(不需要实例化)访问静态成员。
4)static静态变量存在在data seg数据区,就算是不new它,它也会在data seg部分保留一份。静态变量是属于整个类的,它不属于某一个对象。
知识链接:字符串常量在内存中分配也是在data segment部分。
1 /** 2 * 说明:静态变量内存分析举例 3 * 4 * @author huayu 5 * @date 2018/8/3 6 */ 7 public class Cat { 8 //静态成员变量,就算不new对象它也会在data seg里面保存一份,它属于整个类 9 //不属于某个对象。int静态变量可以用来计数。 10 //对静态值访问:1.任何一个对象都可以访问这个静态对象,访问的时候都是同一块内存 11 //2.即便是没有对象,也可以通过 类名. 来访问 如:System.out out是个静态变量 12 1. private static int sid=0; 13 //非静态成员变量 new对象的时候在堆内存对象中保存,每new一个对象产生一块 14 2. private String name; 15 //非静态成员变量 new对象的时候在堆内存对象中保存,每new一个对象产生一块 16 3. private int id; 17 18 public Cat(String name) { 19 4. this.name = name; 20 5. id=sid++; 21 } 22 23 public void info(){ 24 6. System.out.println("My name is "+name+" No."+id); 25 } 26 27 public static void main(String[] args) { 28 //静态变量sid属于整个Cat类,不属于某个对象,可以用类名.来访问,所以这儿没有new任何对 29 //象,直接用类名.(Cat.sid)来访问的。 30 7. Cat.sid=100; 31 //字符串常量分配在data seg 32 8. Cat mimi=new Cat("mimi"); 33 9. Cat pipi=new Cat("pipi"); 34 10. mimi.info(); 35 11. pipi.info(); 36 37 } 38 } 39 My name is mimi No.id=100 sid= 102 40 My name is pipi No.id=101 sid= 102
执行完7Cat.sid时,静态变量sid值为100。内存分布状态如下:
(1)执行第7句构造方法
第一步:执行第7句Cat mimi=new Cat("mimi");字符串常量“mimi”分布在data segment部分,内存分布如下(这儿看不懂的再从头看这篇文章):
第二步:调到上面后就该到Cat的构造方法了,执行第4句this.name = name;这时根据传入构造方法的name形参,栈中就会为其开辟一块名为name的空间,实参“mimi”传了进来,这时候栈中name的引用指向了data segment中的字符串常量“mimi”,因为this.name = name,所以自身成员变量的this.name也指向了data segment中的字符串常量“mimi”。
第三步:执行id=sid++;mimi对象的成员变量i值为原来sid的值100,接下来sid++,将sid的值改为101,内存状态如下图:
第四步:构造方法执行完成后,为执行这个方法在栈中分配的形参变量的内存空间收回,name在栈中的空间消失(当然,为执行方法而在栈中分配的局部变量空间,方法执行完毕后都应该被收回了)
(2)执行Cat pipi=new Cat("pipi"); 方法跟执行上面那个构造方法原理是一样的(当然,为执行方法而在栈中分配的局部变量空间,方法执行完毕后都应该被收回了),大家自己画一下,我这边把最后的内存分布状态给一下大家:
原文详见:https://blog.csdn.net/Myuhua/article/details/81385609