Java虚拟机内存管理

为了更好的理解上面的程序，先来看看java虚拟机是如何管理它的内存的，请看下图：

图9-2：java虚拟机内存管理

● 程序计数器：

概念：可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。

特点：线程私有的内存

● java虚拟机栈（重点）：

概念：描述的是java方法执行的内存模型。（每个方法在执行的时候会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法从调用直至完成的过程，就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程。）

特点：线程私有，生命周期和线程相同。这个区域会出现两种异常：StackOverflowError异常：若线程请求的深度大于虚拟机所允许的深度。OutOfMemoryError异常：若虚拟机可以动态扩展，如果扩展是无法申请到足够的内存。

● 本地方法栈：

概念：它与虚拟机栈所发挥的作用是相似的，区别是java虚拟机栈为执行java方法服务，而本地方法栈是为本地方法服务。

特点：线程私有，也会抛出两类异常：StackOverflowError和OutOfMemoryError。

● java堆（重点）：

概念：是被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。

特点：线程共享，存放的是对象实例（所有的对象实例和数组），GC管

理的主要区域。可以处于物理上不连续的内存空间。

● 方法区（重点）：

概念：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等数据。

特点：线程共享的区域，抛出异常OutOfMemory异常：当方法区无法满足内存分配需求的时候。

以上所描述内容，有看得懂的，也有看不懂的，例如：线程、本地方法等，这个需要大家在学习后面内容之后，返回来再看一看，那个时候你就全部明白了。针对于目前来说，大家必须要知道java虚拟机有三块主要的内存空间，分别是“虚拟机栈（后面简称栈）”、“方法区”、“堆区”，方法区存储类的信息，栈中存储方法执行时的栈帧以及局部变量，堆区中主要存储new出来的对象，以及对象内部的实例变量。其中垃圾回收器主要针对的是堆内存，方法区中最先有数据，因为程序执行之前会先进行类加载。栈内存活动最频繁，因为方法不断的执行并结束，不断的进行压栈弹栈操作。将目前阶段需要掌握的内存空间使用一张简单的图表示出来，这个图是大家需要掌握的：

图9-3：java虚拟机内存管理简图

大概了解了java虚拟机内存分配之后，来看看以下代码在执行过程中，内存是如何变化的：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
	}
}

以上代码在执行过程中内存的变化如下图所示：

图9-4：第一步进行类加载

图9-5：第二步main方法调用，给main方法分配栈帧（压栈）

图9-6：第三步执行int i = 10，局部变量

图9-7：第四步执行new Student()，在堆中创建对象，同时初始化实例变量

图9-8：第五步将堆区中学生对象的内存地址赋值给局部变量s1

注意：上图所描述内存图有些地方为了帮助大家更好的理解，有些位置画的不是很精确，随着后面内容的学习我们再进一步修改，目前上图已经够大家用了。

上图中i变量和s1变量都是局部变量，都在栈内存当中，只不过i变量是基本数据类型int，而s1变量是引用数据类型Student。

上图中堆区当中的称为“对象”，该“对象”内部no、name、age、sex都是实例变量/属性，这些变量在new对象的时候初始化，如果没有手动赋值，系统会赋默认值。

上图堆区中“对象”创建完成之后，该对象在堆区当中的内存地址是：0x1111，程序中的“=”将0x1111这个堆内存地址赋值给s1变量，也就是说s1变量保存了堆内存对象的内存地址，我们对于这种变量有一种特殊的称呼，叫做“引用”。也就是说对于Student s1 = new Student()代码来说，s1不是对象，是一个引用，对象实际上是在堆区当中，s1变量持有这个对象的内存地址。

java中没有指针的概念（指针是C语言当中的机制），所以java程序员没有权利直接操作堆内存，只能通过“引用”去访问堆内存中的对象，例如：s1.no、s1.name、s1.sex、s1.age。访问一个对象的内存，其实就是访问该对象的实例变量，而访问实例变量通常包括两种形式，要么就是读取数据，要么就是修改数据，例如：System.out.println(s1.no)这就是读取数据，s1.no = 100这就是修改数据。请看以下代码：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
		s1.no = 100;
		s1.name = "zhangsan";
		s1.sex = true;
		s1.age = 20;
		System.out.println("学号 = " + s1.no);
		System.out.println("姓名 = " + s1.name);
		System.out.println("性别 = " + s1.sex);
		System.out.println("年龄 = " + s1.age);
}
}

运行结果如下所示：

图9-9：修改实例变量之后的执行结果

执行了以上程序之后，堆内存对象的实例变量发生了变化，如下图所示：

图9-10：实例变量执行赋值运算之后的内存图

如果基于以上的代码再创建一个对象，内存图会是怎么的呢？先看代码：

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		int i = 10;
		Student s1 = new Student();
		Student s2 = new Student();
	}
}

JVM内存结构图如下所示：

图9-11：创建多个对象的内存结构图

通过上图的学习，可以看出假设new出100个学生对象，会有100个no，100个age...是这样吧。

通过以上内容的学习，需要每位同学掌握：局部变量存储在哪里？实例变量存储在哪里？实例变量在什么时候初始化？对象和引用有什么区别？在java中怎么访问堆内存当中的对象？这些你都掌握了吗。