在Java中,JVM(Java虛擬機(jī))負(fù)責(zé)自動(dòng)管理內(nèi)存,用于存儲(chǔ)變量、類、字段等等。JVM將內(nèi)存劃分為兩個(gè)區(qū)域,分別是棧(Stack)和堆(Heap)。
在JVM中,棧是一種高效的內(nèi)存管理方式,每個(gè)線程都有自己的棧區(qū)域。棧采用堆疊的方式,將實(shí)例化的字段依次添加到內(nèi)存中。不過(guò),棧的大小是有限的,所以無(wú)法存儲(chǔ)整個(gè)對(duì)象。因此,原始類型和對(duì)象指針可以直接存儲(chǔ)在棧中,而不是整個(gè)對(duì)象。棧的名字就像它的功能一樣,只是一個(gè)堆疊的空間,無(wú)法容納大型對(duì)象。
當(dāng)需要移除對(duì)象時(shí),我們需要按照堆疊的順序逐個(gè)移除,即先移除最先添加的對(duì)象。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)在堆疊時(shí),后添加的對(duì)象會(huì)放在先添加的對(duì)象的上方,如果不移除這些對(duì)象,就無(wú)法到達(dá)底部。簡(jiǎn)而言之,要想取出底部的對(duì)象,必須先移除位于其上方的對(duì)象。
從GIF動(dòng)畫中可以看到,堆的大小比棧要大,因?yàn)槎咽谴鎯?chǔ)對(duì)象的主要區(qū)域。每個(gè)創(chuàng)建的對(duì)象都存儲(chǔ)在堆中,而對(duì)象的引用則存儲(chǔ)在棧中。這種設(shè)計(jì)方式使得棧和堆之間建立了關(guān)聯(lián),通過(guò)棧中的引用可以訪問(wèn)和操作堆中的對(duì)象。如下所示:
public List<String> test() { String newString = "test"; List<String> testList = new ArrayList<>(); testList.add(newString); return testList; }
與之相反,應(yīng)用程序只有一個(gè)堆。這個(gè)設(shè)計(jì)是合理的,因?yàn)槲覀兛赡苄枰诜椒ㄖg傳遞多個(gè)大型對(duì)象。棧主要用于存儲(chǔ)局部變量,可能會(huì)有多個(gè)棧存在,但它們都共享同一個(gè)堆來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象。具體來(lái)說(shuō),對(duì)象的指針存儲(chǔ)在棧中。因此,當(dāng)我們需要在方法之間傳遞對(duì)象時(shí),不會(huì)在棧中復(fù)制整個(gè)對(duì)象,而是傳遞對(duì)象的引用。這種方式既高效又節(jié)省內(nèi)存空間。
此外,堆實(shí)際上并不是一個(gè)固定的單一區(qū)域。如果你放大查看堆,你會(huì)看到4個(gè)不同的區(qū)域。
它們被稱為代(Generation)。堆建立在兩個(gè)主要代上,一個(gè)是年輕代(Young Generation),另一個(gè)是老年代(Old Generation)。年輕代又被分為三個(gè)空間,分別是Eden、Survivor 0和Survivor 1。當(dāng)你學(xué)到它們的作用時(shí),會(huì)更清楚。創(chuàng)建的對(duì)象首先放置在Eden空間中,然后當(dāng)Eden空間滿時(shí),對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到Survivor 0或Survivor 1。之后,創(chuàng)建的對(duì)象再次放置在Eden中。當(dāng)Eden再次滿時(shí),Eden和Survivor 0或1將被移動(dòng)到Survivor 0或1。如果對(duì)象被移動(dòng)超過(guò)五次,那么這些對(duì)象將被放置在老年代中。這意味著,現(xiàn)在這些對(duì)象是需要的,并且將存活在老年代中,除非失去了其引用。如果棧中沒(méi)有持有其引用的變量,這意味著該對(duì)象符合垃圾回收的條件。最后一個(gè)對(duì)性能問(wèn)題非常重要,因此我們需要了解Java內(nèi)存如何工作才能理解它。
除了之前提到的棧和堆區(qū)域外,內(nèi)存中還有另一個(gè)區(qū)域,即Metaspace。Metaspace是存儲(chǔ)應(yīng)用程序元數(shù)據(jù)的區(qū)域,它承擔(dān)著重要的任務(wù)。通常情況下,我們不需要深入了解Metaspace內(nèi)部情況。Metaspace還有一個(gè)重要的功能,就是存儲(chǔ)靜態(tài)變量、方法和類。這也解釋了為什么靜態(tài)關(guān)鍵字可以從任何地方訪問(wèn),因?yàn)樗鼈兊拇鎯?chǔ)位置就在Metaspace中,這樣每個(gè)線程都可以方便地進(jìn)行訪問(wèn)。Metaspace的存在為我們提供了便利,使得靜態(tài)元素的訪問(wèn)變得更加方便。
可以通過(guò)設(shè)置一些標(biāo)志來(lái)告訴JVM要執(zhí)行的操作。以下是一些標(biāo)志的示例:
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