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java内存管理细探—生命周期

发布人:zhoulujun    点击:

今天在复习视频的时候看到了内部类中,关于定义在局部的内部类要访问局部变量时,需要该变量被final所修饰,然后老师演示了一个现象。创建

首先来了解一下jvm(java虚拟机)中的几个比较重要的内存区域,这几个区域在java类的生命周期中扮演着比较重要的角色:


方法区:在java的虚拟机中有一块专门用来存放已经加载的类信息、常量、静态变量以及方法代码的内存区域,叫做方法区。

常量池:常量池是方法区的一部分,主要用来存放常量和类中的符号引用等信息。

堆区:用于存放类的对象实例。

栈区:也叫java虚拟机栈,是由一个一个的栈帧组成的后进先出的栈式结构,栈桢中存放方法运行时产生的局部变量、方法出口等信息。当调用一个方法时,虚拟机栈中就会创建一个栈帧存放这些数据,当方法调用完成时,栈帧消失,如果方法中调用了其他方法,则继续在栈顶创建新的栈桢。

        除了以上四个内存区域之外,jvm中的运行时内存区域还包括本地方法栈程序计数器,这两个区域与java类的生命周期关系不是很大,在这里就不说了,感兴趣的朋友可以自己百度一下。


类的生命周期

        当我们编写一个java的源文件后,经过编译会生成一个后缀名为class的文件,这种文件叫做字节码文件,只有这种字节码文件才能够在java虚拟机中运行,java类的生命周期就是指一个class文件从加载到卸载的全过程


        一个java类的完整的生命周期会经历加载、连接、初始化、使用、和卸载五个阶段,当然也有在加载或者连接之后没有被初始化就直接被使用的情况,如图所示:

1335504117_6784.jpg


连接

       连接阶段比较复杂,一般会跟加载阶段和初始化阶段交叉进行,这个阶段的主要任务就是做一些加载后的验证工作以及一些初始化前的准备工作,可以细分为三个步骤:验证、准备和解析。

  • 验证:当一个类被加载之后,必须要验证一下这个类是否合法,比如这个类是不是符合字节码的格式、变量与方法是不是有重复、数据类型是不是有效、继承与实现是否合乎标准等等。总之,这个阶段的目的就是保证加载的类是能够被jvm所运行。

  • 准备:准备阶段的工作就是为类的静态变量分配内存并设为jvm默认的初值,对于非静态的变量,则不会为它们分配内存。有一点需要注意,这时候,静态变量的初值为jvm默认的初值,而不是我们在程序中设定的初值。

  • 解析:这一阶段的任务就是把常量池中的符号引用转换为直接引用。那么什么是符号引用,什么又是直接引用呢?我们来举个例子:我们要找一个人,我们现有的信息是这个人的身份证号是1234567890。只有这个信息我们显然找不到这个人,但是通过公安局的身份系统,我们输入1234567890这个号之后,就会得到它的全部信息:比如安徽省黄山市余暇村18号张三,通过这个信息我们就能找到这个人了。这里,123456790就好比是一个符号引用,而安徽省黄山市余暇村18号张三就是直接引用。在内存中也是一样,比如我们要在内存中找一个类里面的一个叫做show的方法,显然是找不到。但是在解析阶段,jvm就会把show这个名字转换为指向方法区的的一块内存地址,比如c17164,通过c17164就可以找到show这个方法具体分配在内存的哪一个区域了。这里show就是符号引用,而c17164就是直接引用。在解析阶段,jvm会将所有的类或接口名、字段名、方法名转换为具体的内存地址。

基本类型(int、long、short、char、byte、boolean、float、double)的默认值为0。

引用类型的默认值为null。

常量的默认值为我们程序中设定的值,比如我们在程序中定义final static int a = 100,则准备阶段中a的初值就是100。

        连接阶段完成之后会根据使用的情况(直接引用还是被动引用)来选择是否对类进行初始化。

初始化

       如果一个类被直接引用,就会触发类的初始化。在java中,直接引用的情况有:

  • 通过new关键字实例化对象、读取或设置类的静态变量、调用类的静态方法。

  • 通过反射方式执行以上三种行为。

初始化子类的时候,会触发父类的初始化。

作为程序入口直接运行时(也就是直接调用main方法)。

        除了以上四种情况,其他使用类的方式叫做被动引用,而被动引用不会触发类的初始化。代码请参考原文:《java 静态变量生命周期(类生命周期)》

java类的执行顺序,请参看文章:《一个基本的Java 类的运行顺序

关于变量生命周期

所谓生命周期,也有说法叫做作用域。是指常量和变量都有自己固定的生效范围,一旦在这个范围之外将失去效用。生命周期一般以区间作为界限,即{}

另外的,关于不同类型的常量或变量在内存中都有自己的存储空间,在这里涉及到的三片内存空间也进行一下简单的说明:

栈内存:

这片内存最大的特点是内部数据的生命周期都很短,数据在生命周期结束之后会自动释放。

主要用于存放局部变量,局部常量。

堆内存:

数组和对象,以及引用指向的实体都被存放在这片内存当中。相对栈内存而言,这片内存内的数据的生命周期就由调用者进行指定。除非内部数据不再被栈引用指向了,否则会一直存在于这片内存空间当中。

自带的垃圾回收机制所回收。

成员变量,实例变量的特点:

  • 成员变量:

        作用范围:整个类;

        初始化值:有默认初始化值;

  • 实例变量:

        创建的实体内部;

        初始化值:有默认初始化值;

  • 局部变量:

        作用范围:函数或语句的作用范围内部;

        初始化值:没有初始化值,必须手动指定初始化值;

类变量:

这是一个区别于上两者的特殊变量,存放区域也是区别于栈内存与堆内存的第三片存储区域:方法区。

当一个变量被成员修饰符static修饰之后,即成为类变量。

类变量的生命周期最最长,随着类的创建而创建,在实体建立之前就已经存在。

可以直接通过类名调用。

作用范围:整个类;

初始化值:有默认初始化值;

常量和final

最后来看引发我想要写这篇日志的主要原因:

class Outer
{
	int x = 3;

	void method(final int a)
	{
		final int y = 4;
		class Inner
		{
			void function()
			{
				System.out.println(y);
			}
		}
	
		new Inner().function();
		
	}
}


class  InnerClassDemo3
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Outer out = new Outer();
		out.method(7);//这句可以编译通过;
		out.method(8);//这句也可以编译通过;
	}

}

最开始造成困扰的原因是,大家都以为当y被final修饰之后,会成为一个常量,不能进行第二次赋值。

但实际上,y的生命周期在这段语句结束之后就已经结束了。void method(final int a)

	{
		final int y = 4;
		class Inner
		{
			void function()
			{
				System.out.println(y);
			}
		}
	
		new Inner().function();
		
	}

当第二次调用method方法时,这段代码会第二次运行,所以y可以被再次赋值。

但如果在method方法的作用域里写上y++;这样的语句就会编译失败。



参考文章:

[JAVA] Java 中变量与常量的生命周期

java 静态变量生命周期(类生命周期)》


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