JVM中堆内存和栈内存的区别

Java把内存分成两种,一种叫做栈内存,一种叫做堆内存

在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配。当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用。

堆内存用于存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理。在堆中产生了一个数组或者对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,这个变量的取值等于数组或者对象在堆内存中的首地址,在栈中的这个特殊的变量就变成了数组或者对象的引用变量,以后就可以在程序中使用栈内存中的引用变量来访问堆中的数组或者对象,引用变量相当于为数组或者对象起的一个别名,或者代号。

引用变量是普通变量,定义时在栈中分配内存,引用变量在程序运行到作用域外释放。而数组&对象本身在堆中分配,即使程序运行到使用new产生数组和对象的语句所在地代码块之外,数组和对象本身占用的堆内存也不会被释放,数组和对象在没有引用变量指向它的时候,才变成垃圾,不能再被使用,但是仍然占着内存,在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器释放掉。这个也是java比较占内存的主要原因,实际上,栈中的变量指向堆内存中的变量,这就是 Java 中的指针!

java中内存分配策略及堆和栈的比较

1 内存分配策略

按照编译原理的观点,程序运行时的内存分配有三种策略,分别是静态的,栈式的,和堆式的.

静态存储分配是指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间.这种分配策略要求程序代码中不允许有可变数据结构(比如可变数组)的存在,也不允许有嵌套或者递归的结构出现,因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求.

栈式存储分配也可称为动态存储分配,是由一个类似于堆栈的运行栈来实现的.和静态存储分配相反,在栈式存储方案中,程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中进入一个程序模块时,必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存.和我们在数据结构所熟知的栈一样,栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。

静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例.堆由大片的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放.

2 堆和栈的比较

上面的定义从编译原理的教材中总结而来,除静态存储分配之外,都显得很呆板和难以理解,下面撇开静态存储分配,集中比较堆和栈:

从堆和栈的功能和作用来通俗的比较,堆主要用来存放对象的,栈主要是用来执行程序的.而这种不同又主要是由于堆和栈的特点决定的:

在编程中,例如C/C++中,所有的方法调用都是通过栈来进行的,所有的局部变量,形式参数都是从栈中分配内存空间的。实际上也不是什么分配,只是从栈顶向上用就行,就好像工厂中的传送带(conveyor belt)一样,Stack Pointer会自动指引你到放东西的位置,你所要做的只是把东西放下来就行.退出函数的时候,修改栈指针就可以把栈中的内容销毁.这样的模式速度最快, 当然要用来运行程序了.需要注意的是,在分配的时候,比如为一个即将要调用的程序模块分配数据区时,应事先知道这个数据区的大小,也就说是虽然分配是在程序运行时进行的,但是分配的大小多少是确定的,不变的,而这个"大小多少"是在编译时确定的,不是在运行时.

堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存,由于从操作系统管理的内存分配,所以在分配和销毁时都要占用时间,因此用堆的效率非常低.但是堆的优点在于,编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间,也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间,因此,用堆保存数据时会得到更大的灵活性。事实上,面向对象的多态性,堆内存分配是必不可少的,因为多态变量所需的存储空间只有在运行时创建了对象之后才能确定.在C++中,要求创建一个对象时,只需用 new命令编制相关的代码即可。执行这些代码时,会在堆里自动进行数据的保存.当然,为达到这种灵活性,必然会付出一定的代价:在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间!这也正是导致我们刚才所说的效率低的原因,看来列宁同志说的好,人的优点往往也是人的缺点,人的缺点往往也是人的优点(晕~).

3 JVM中的堆和栈

JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说,它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。

我们知道,某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法.我们可能不知道,当前方法使用的帧称为当前帧。当线程激活一个Java方法,JVM就会在线程的 Java堆栈里新压入一个帧。这个帧自然成为了当前帧.在此方法执行期间,这个帧将用来保存参数,局部变量,中间计算过程和其他数据.这个帧在这里和编译原理中的活动纪录的概念是差不多的.

从Java的这种分配机制来看,堆栈又可以这样理解:堆栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域,该区域具有先进后出的特性。

每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例,每一个实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程共享.跟C/C++不同,Java中分配堆内存是自动初始化的。Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的,但是这个对象的引用却是在堆栈中分配,也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存,在堆中分配的内存实际建立这个对象,而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针(引用)而已。

Java 中的堆和栈

Java把内存划分成两种:一种是栈内存,一种是堆内存。

在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。

当在一段代码块定义一个变量时,Java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间,该内存空间可以立即被另作他用。

堆内存用来存放由new创建的对象和数组。

在堆中分配的内存,由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。

在堆中产生了一个数组或对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址,栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。

引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称,以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。

具体的说: 

栈与堆都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同,Java自动管理栈和堆,程序员不能直接地设置栈或堆。

Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立,它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的,堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行时动态分配内存,存取速度较慢。

栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享。但缺点是,存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄。

栈有一个很重要的特殊性,就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义:

int a = 3;
int b = 3;

编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找栈中是否有3这个值,如果没找到,就将3存放进来,然后将a指向3。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,因为在栈中已经有3这个值,便将b直接指向3。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。这时,如果再令a=4;那么编译器会重新搜索栈中是否有4值,如果没有,则将4存放进来,并令a指向4;如果已经有了,则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的,因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的,它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态,会影响到另一个对象引用变量

以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,同时也希望多多支持我们!

(0)

相关推荐

  • jvm内存溢出解决方法(jvm内存溢出怎么解决)

    java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 发现很多人把问题归因于: spring,hibernate,tomcat,因为他们动态产生类,导致JVM中的permanent heap溢出 .然后解决方法众说纷纭,有人说升级 tomcat版本到最新甚至干脆不用tomcat.还有人怀疑spring的问题,在spring论坛上讨论很激烈,因为spring在AOP时使用CBLIB会动态产生很多类. 但问题是为什么这些王牌的开源会出现同一个问题呢,那么是不是更基础的原

  • 深入JVM剖析Java的线程堆栈

    在这篇文章里我将教会你如何分析JVM的线程堆栈以及如何从堆栈信息中找出问题的根因.在我看来线程堆栈分析技术是Java EE产品支持工程师所必须掌握的一门技术.在线程堆栈中存储的信息,通常远超出你的想象,我们可以在工作中善加利用这些信息. 我的目标是分享我过去十几年来在线程分析中积累的知识和经验.这些知识和经验是在各种版本的JVM以及各厂商的JVM供应商的深入分析中获得的,在这个过程中我也总结出大量的通用问题模板. 那么,准备好了么,现在就把这篇文章加入书签,在后续几周中我会给大家带来这一系列的专

  • 解析Linux系统中JVM内存2GB上限的详解

    我们通常使用的JVM都是32位的(64位的JVM会损失10-20%的性能,通常不建议使用),而32位程序的寻址空间应该是4GB才对,为什么Linux上的JVM内存只能使用2GB呢? 经过和JDK研发组的人员沟通,终于弄清楚了一些相关的原因.这个问题存在于早期的一些Linux版本中,特别是内核2.5以前的版本,2.6以后的版本就基本上没有这个问题了.原来这些Linux版本对进程有个对内存2GB的限制,是一个地址连续的内存块大小的上限,而JVM的堆空间(heap size)需要连续的地址空间,因此,

  • 了解Java虚拟机JVM的基本结构及JVM的内存溢出方式

    JVM内部结构图 Java虚拟机主要分为五个区域:方法区.堆.Java栈.PC寄存器.本地方法栈.下面 来看一些关于JVM结构的重要问题. 1.哪些区域是共享的?哪些是私有的? Java栈.本地方法栈.程序计数器是随用户线程的启动和结束而建立和销毁的, 每个线程都有独立的这些区域.而方法区.堆是被整个JVM进程中的所有线程共享的. 2.方法区保存什么?会被回收吗? 方法区不是只保存的方法信息和代码,同时在一块叫做运行时常量池的子区域还 保存了Class文件中常量表中的各种符号引用,以及翻译出来的

  • 分别在Linux和Windows下设置JVM内存的简单方法

    Linux服务器: 在/usr/local/apache-tomcat-5.5.23/bin 目录下的catalina.sh 添加:JAVA_OPTS='-Xms512m -Xmx1024m' 或者 JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m" 或者 CATALINA_OPTS="-server -Xms256m -Xmx300m" Windows服务器: 在/apache-tomcat-5.5.

  • JVM 堆和栈的区别

    栈内存: 程序在栈内存中运行 栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用 栈是运行时的单元 栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据 一个线程一个独立的线程栈 堆内存:  程序运行所需的大部分数据保存在栈内存中 堆中存的是对象 堆是存储的单元,堆只是一块共享的内存 堆解决的是数据存储的问题,即数据怎么放,放在哪儿 所有线程共享堆内存 Java中的参数传递( 传值呢?还是传引用? ): 程序运行永远都是在栈中进行的,因而参数传递时,只存在传递基本类型和对象引用的问题,不会直接传递对象本

  • 从JVM的内存管理角度分析Java的GC垃圾回收机制

    一个优秀的Java程序员必须了解GC的工作原理.如何优化GC的性能.如何与GC进行有限的交互,因为有一些应用程序对性能要求较高,例如嵌入式系统.实时系统等,只有全面提升内存的管理效率 ,才能提高整个应用程序的性能.本篇文章首先简单介绍GC的工作原理之后,然后再对GC的几个关键问题进行深入探讨,最后提出一些Java程序设计建议,从GC角度提高Java程序的性能.     GC的基本原理     Java的内存管理实际上就是对象的管理,其中包括对象的分配和释放.     对于程序员来说,分配对象使用

  • 学习JVM之java内存区域与异常

    一.前言 java是一门跨硬件平台的面向对象高级编程语言,java程序运行在java虚拟机上(JVM),由JVM管理内存,这点是和C++最大区别:虽然内存有JVM管理,但是我们也必须要理解JVM是如何管理内存的:JVM不是只有一种,当前存在的虚拟机可能达几十款,但是一个符合规范的虚拟机设计是必须遵循<java 虚拟机规范>的,本文是基于HotSpot虚拟机描述,对于和其它虚拟机有区别会提到:本文主要描述JVM中内存是如何分布.java程序的对象是如何存储访问.各个内存区域可能出现的异常. 二.

  • 简述JAVA中堆内存与栈内存的区别

    Java把内存划分成两种:一种是栈内存,一种是堆内存. 一.栈内存 存放基本类型的变量,对象的引用和方法调用,遵循先入后出的原则.       栈内存在函数中定义的"一些基本类型的变量和对象的引用变量"都在函数的栈内存中分配.当在一段代码块定义一个变量时,Java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间,该内存空间可以立即被另作他用. Java中的代码是在函数体中执行的,每个函数主体都会被放在栈内存中,比如main函数.假如ma

  • JVM中堆内存和栈内存的区别

    Java把内存分成两种,一种叫做栈内存,一种叫做堆内存 在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配.当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用. 堆内存用于存放由new创建的对象和数组.在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理.在堆中产生了一个数组或者对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,这个变量的取值等于数组或者对象在堆内存中

  • java 中堆内存和栈内存理解

     Java把内存分成两种,一种叫做栈内存,一种叫做堆内存 在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配.当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用. 堆内存用于存放由new创建的对象和数组.在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理.在堆中产生了一个数组或者对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,这个变量的取值等于数组或者对象在堆内存

  • java中堆内存与栈内存的知识点总结

    一.概述 在Java中,内存分为两种,一种是栈内存,另一种就是堆内存. 二.堆内存 1.什么是堆内存? 堆内存是Java内存中的一种,它的作用是用于存储Java中的对象和数组,当我们new一个对象或者创建一个数组的时候,就会在堆内存中开辟一段空间给它,用于存放. 2.堆内存的特点是什么? 第一点:堆其实可以类似的看做是管道,或者说是平时去排队买票的的情况差不多,所以堆内存的特点就是:先进先出,后进后出,也就是你先排队,好,你先买票. 第二点:堆可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,

  • Java 堆内存与栈内存详细介绍

     Java 中的堆和栈 Java把内存划分成两种:一种是栈内存,一种是堆内存. ​ 在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配.当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用. 堆内存用于存放由new创建的对象和数组.在堆中分配的内存,由java虚拟机自动垃圾回收器来管理.在堆中产生了一个数组或者对象后,还可以在栈中定义一个特殊的变量,这个变量的取

  • 详解Java的堆内存与栈内存的存储机制

    堆与内存优化     今天测了一个项目的数据自动整理功能,对数据库中几万条记录及图片进行整理操作,运行接近到最后,爆出了java.lang.outOfMemoryError,java heap space方面的错误,以前写程序很少遇到这种内存上的错误,因为java有垃圾回收器机制,就一直没太关注.今天上网找了点资料,在此基础上做了个整理.  一.堆和栈 堆-用new建立,垃圾回收器负责回收 1.程序开始运行时,JVM从OS获取一些内存,部分是堆内存.堆内存通常在存储地址的底层,向上排列. 2.堆

  • Java中堆和栈的区别详解

    当一个人开始学习Java或者其他编程语言的时候,会接触到堆和栈,由于一开始没有明确清晰的说明解释,很多人会产生很多疑问,什么是堆,什么是栈,堆和栈有什么区别?更糟糕的是,Java中存在栈这样一个后进先出(Last In First Out)的顺序的数据结构,这就是java.util.Stack.这种情况下,不免让很多人更加费解前面的问题.事实上,堆和栈都是内存中的一部分,有着不同的作用,而且一个程序需要在这片区域上分配内存.众所周知,所有的Java程序都运行在JVM虚拟机内部,我们这里介绍的自然

  • 老生常谈之Java中堆和栈的概念和区别

    当一个人开始学习Java或者其他编程语言的时候,会接触到堆和栈,由于一开始没有明确清晰的说明解释,很多人会产生很多疑问,什么是堆,什么是栈,堆和栈有什么区别?更糟糕的是,Java中存在栈这样一个后进先出(Last In First Out)的顺序的数据结构,这就是java.util.Stack.这种情况下,不免让很多人更加费解前面的问题.事实上,堆和栈都是内存中的一部分,有着不同的作用,而且一个程序需要在这片区域上分配内存.众所周知,所有的Java程序都运行在JVM虚拟机内部,我们这里介绍的自然

  • Java中堆和栈的概念和区别

    当一个人开始学习Java或者其他编程语言的时候,会接触到堆和栈,由于一开始没有明确清晰的说明解释,很多人会产生很多疑问,什么是堆,什么是栈,堆和栈有什么区别?更糟糕的是,Java中存在栈这样一个后进先出(Last In First Out)的顺序的数据结构,这就是java.util.Stack.这种情况下,不免让很多人更加费解前面的问题.事实上,堆和栈都是内存中的一部分,有着不同的作用,而且一个程序需要在这片区域上分配内存.众所周知,所有的Java程序都运行在JVM虚拟机内部,我们这里介绍的自然

  • Java 对象在 JVM 中的内存布局超详细解说

    目录 一.new 对象的几种说法 二.Java 对象在内存中的存在形式 1. 栈帧(Frame) 2. 对象在内存中的存在形式 ① 3. 对象中的方法存储在那儿? 4. Java 对象在内存中的存在形式 ② 三.类中属性详细说明 四.细小知识点 1. 如何创建对象 2. 如何访问属性 五.Exercise 六.总结 一.new 对象的几种说法 初学 Java 面向对象的时候,实例化对象的说法有很多种,我老是被这些说法给弄晕. public class Test { public static v

随机推荐