(转)java程序调用内存变化过程分析(详细)

2021-07-16 07:07

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标签:技术分享   保留   log   内存布局   常量   对比   不可   ret   测试   

原博地址:

https://blog.csdn.net/Myuhua/article/details/81385609

(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 }
96  

 

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)。

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(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:

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执行到第11句,i=1234;到这时i的值由9变为了1234,但是date值不会遍,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:

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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

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(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:

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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:

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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:

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(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:

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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:

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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:

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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,相当与白调了。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

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执行完7Cat.sid时,静态变量sid值为100。内存分布状态如下:

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(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:

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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”。

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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:

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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)

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(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:

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从以上sid(static id)的变化不难看出,int的静态变量可以用作计数用。

(3)将以上Cat程序的static静态变量static int sid;再改为非静态变量 int sid;后做内存分析对比

代码:

 1 /**
 2  * 说明:将上面代码静态变量改为非静态的再做内存分析
 3  *
 4  * @author huayu
 5  * @date 2018/8/3 下午6:32
 6  */
 7 public class Cat1 {
 8     private  int sid=0;
 9     private  String name;
10     private int id;
11  
12     public Cat1(String name) {
13         this.name = name;
14         id=sid++;
15     }
16  
17     public void info(){
18         System.out.println("My name is "+name+" No.id="+id+" sid= "+sid);
19     }
20  
21     public static void main(String[] args) {
22 //        Cat1.sid=100;
23         Cat1 mimi=new Cat1("mimi");
24         Cat1 pipi=new Cat1("pipi");
25         mimi.info();
26         pipi.info();
27  
28     }
29 }
30 输出结果:
31 My name is mimi No.id=0 sid= 1
32 My name is pipi No.id=0 sid= 1

对以上程序进行内存分析:这儿上面以前详细的讲过,大家亲自动手去画一画,感受了解一下静态变量跟非静态变量的区别,下面我给贴个最终状态的图(记得,为执行方法而在栈中分配的局部变量空间,最终方法执行完毕后都应该被收回了):

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 从以上过程不难看出当静态变量static int sid;改为非静态变量int sid;后,每new一个对象,sid不再发生变化,故用它来计数是不可能了。

 

(转)java程序调用内存变化过程分析(详细)

标签:技术分享   保留   log   内存布局   常量   对比   不可   ret   测试   

原文地址:https://www.cnblogs.com/rgever/p/9535023.html


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