史上最詳細(xì)Java內(nèi)存區(qū)域講解

常見面試題

基本問題

  • 介紹下 Java 內(nèi)存區(qū)域(運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū))
  • Java 對(duì)象的創(chuàng)建過程(五步,建議能默寫出來并且要知道每一步虛擬機(jī)做了什么)
  • 對(duì)象的訪問定位的兩種方式(句柄和直接指針兩種方式)

拓展問題

  • String類和常量池
  • 8種基本類型的包裝類和常量池

一、概述

對(duì)于 Java 程序員來說,在虛擬機(jī)自動(dòng)內(nèi)存管理機(jī)制下,不再需要像C/C++程序開發(fā)程序員這樣為內(nèi)一個(gè) new 操作去寫對(duì)應(yīng)的 delete/free 操作,不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出問題。正是因?yàn)?Java 程序員把內(nèi)存控制權(quán)利交給 Java 虛擬機(jī),一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和溢出方面的問題,如果不了解虛擬機(jī)是怎樣使用內(nèi)存的,那么排查錯(cuò)誤將會(huì)是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。

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二、運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行 Java 程序的過程中會(huì)把它管理的內(nèi)存劃分成若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。JDK. 1.8 和之前的版本略有不同,下面會(huì)介紹到。

JDK 1.8之前:

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JDK 1.8 :

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線程私有的:

  • 程序計(jì)數(shù)器
  • 虛擬機(jī)棧
  • 本地方法棧

線程共享的:

  • 方法區(qū)
  • 直接內(nèi)存(非運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分)

2.1 程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間,可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器工作時(shí)通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令,分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來完。

另外,為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置,每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器,各線程之間計(jì)數(shù)器互不影響,獨(dú)立存儲(chǔ),我們稱這類內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存。

從上面的介紹中我們知道程序計(jì)數(shù)器主要有兩個(gè)作用:

  1. 字節(jié)碼解釋器通過改變程序計(jì)數(shù)器來依次讀取指令,從而實(shí)現(xiàn)代碼的流程控制,如:順序執(zhí)行、選擇、循環(huán)、異常處理。
  2. 在多線程的情況下,程序計(jì)數(shù)器用于記錄當(dāng)前線程執(zhí)行的位置,從而當(dāng)線程被切換回來的時(shí)候能夠知道該線程上次運(yùn)行到哪兒了。

注意:程序計(jì)數(shù)器是唯一一個(gè)不會(huì)出現(xiàn) OutOfMemoryError 的內(nèi)存區(qū)域,它的生命周期隨著線程的創(chuàng)建而創(chuàng)建,隨著線程的結(jié)束而死亡。

2.2 Java 虛擬機(jī)棧

與程序計(jì)數(shù)器一樣,Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的,它的生命周期和線程相同,描述的是 Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型,每次方法調(diào)用的數(shù)據(jù)都是通過棧傳遞的。

Java 內(nèi)存可以粗糙的區(qū)分為堆內(nèi)存(Heap)和棧內(nèi)存(Stack),其中棧就是現(xiàn)在說的虛擬機(jī)棧,或者說是虛擬機(jī)棧中局部變量表部分。?(實(shí)際上,Java虛擬機(jī)棧是由一個(gè)個(gè)棧幀組成,而每個(gè)棧幀中都擁有:局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口信息。)

局部變量表主要存放了編譯器可知的各種數(shù)據(jù)類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、對(duì)象引用(reference類型,它不同于對(duì)象本身,可能是一個(gè)指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?,也可能是指向一個(gè)代表對(duì)象的句柄或其他與此對(duì)象相關(guān)的位置)。

Java 虛擬機(jī)棧會(huì)出現(xiàn)兩種異常:StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError。

  • StackOverFlowError:?若Java虛擬機(jī)棧的內(nèi)存大小不允許動(dòng)態(tài)擴(kuò)展,那么當(dāng)線程請(qǐng)求棧的深度超過當(dāng)前Java虛擬機(jī)棧的最大深度的時(shí)候,就拋出StackOverFlowError異常。
  • OutOfMemoryError:?若 Java 虛擬機(jī)棧的內(nèi)存大小允許動(dòng)態(tài)擴(kuò)展,且當(dāng)線程請(qǐng)求棧時(shí)內(nèi)存用完了,無法再動(dòng)態(tài)擴(kuò)展了,此時(shí)拋出OutOfMemoryError異常。

Java 虛擬機(jī)棧也是線程私有的,每個(gè)線程都有各自的Java虛擬機(jī)棧,而且隨著線程的創(chuàng)建而創(chuàng)建,隨著線程的死亡而死亡。

擴(kuò)展:那么方法/函數(shù)如何調(diào)用?

Java ??捎妙惐葦?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中棧,Java 棧中保存的主要內(nèi)容是棧幀,每一次函數(shù)調(diào)用都會(huì)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的棧幀被壓入Java棧,每一個(gè)函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,都會(huì)有一個(gè)棧幀被彈出。

Java方法有兩種返回方式:

  1. return 語句。
  2. 拋出異常。

不管哪種返回方式都會(huì)導(dǎo)致棧幀被彈出。

2.3 本地方法棧

和虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用非常相似,區(qū)別是:?虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行 Java 方法 (也就是字節(jié)碼)服務(wù),而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的 Native 方法服務(wù)。?在 HotSpot 虛擬機(jī)中和 Java 虛擬機(jī)棧合二為一。

本地方法被執(zhí)行的時(shí)候,在本地方法棧也會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀,用于存放該本地方法的局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、出口信息。

方法執(zhí)行完畢后相應(yīng)的棧幀也會(huì)出棧并釋放內(nèi)存空間,也會(huì)出現(xiàn) StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 兩種異常。

2.4 堆

Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊,Java 堆是所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域,在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例,幾乎所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都在這里分配內(nèi)存。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域,因此也被稱作GC堆(Garbage Collected Heap).從垃圾回收的角度,由于現(xiàn)在收集器基本都采用分代垃圾收集算法,所以Java堆還可以細(xì)分為:新生代和老年代:再細(xì)致一點(diǎn)有:Eden空間、From Survivor、To Survivor空間等。進(jìn)一步劃分的目的是更好地回收內(nèi)存,或者更快地分配內(nèi)存。
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上圖所示的 eden區(qū)、s0區(qū)、s1區(qū)都屬于新生代,tentired 區(qū)屬于老年代。大部分情況,對(duì)象都會(huì)首先在 Eden 區(qū)域分配,在一次新生代垃圾回收后,如果對(duì)象還存活,則會(huì)進(jìn)入 s0 或者 s1,并且對(duì)象的年齡還會(huì)加 1(Eden區(qū)->Survivor 區(qū)后對(duì)象的初始年齡變?yōu)?),當(dāng)它的年齡增加到一定程度(默認(rèn)為15歲),就會(huì)被晉升到老年代中。對(duì)象晉升到老年代的年齡閾值,可以通過參數(shù)?-XX:MaxTenuringThreshold?來設(shè)置。

2.5 方法區(qū)

方法區(qū)與 Java 堆一樣,是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域,它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分,但是它卻有一個(gè)別名叫做?Non-Heap(非堆),目的應(yīng)該是與 Java 堆區(qū)分開來。

方法區(qū)也被稱為永久代。很多人都會(huì)分不清方法區(qū)和永久代的關(guān)系,為此我也查閱了文獻(xiàn)。

方法區(qū)和永久代的關(guān)系

《Java虛擬機(jī)規(guī)范》只是規(guī)定了有方法區(qū)這么個(gè)概念和它的作用,并沒有規(guī)定如何去實(shí)現(xiàn)它。那么,在不同的 JVM 上方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)肯定是不同的了。?方法區(qū)和永久代的關(guān)系很像Java中接口和類的關(guān)系,類實(shí)現(xiàn)了接口,而永久代就是HotSpot虛擬機(jī)對(duì)虛擬機(jī)規(guī)范中方法區(qū)的一種實(shí)現(xiàn)方式。?也就是說,永久代是HotSpot的概念,方法區(qū)是Java虛擬機(jī)規(guī)范中的定義,是一種規(guī)范,而永久代是一種實(shí)現(xiàn),一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)是實(shí)現(xiàn),其他的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)并沒有永久帶這一說法。

常用參數(shù)

JDK 1.8 之前永久代還沒被徹底移除的時(shí)候通常通過下面這些參數(shù)來調(diào)節(jié)方法區(qū)大小

-XX:PermSize=N //方法區(qū)(永久代)初始大小
-XX:MaxPermSize=N //方法區(qū)(永久代)最大大小,超過這個(gè)值將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen

相對(duì)而言,垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的,但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入方法區(qū)后就“永久存在”了。**

JDK 1.8 的時(shí)候,方法區(qū)(HotSpot的永久代)被徹底移除了(JDK1.7就已經(jīng)開始了),取而代之是元空間,元空間使用的是直接內(nèi)存。

下面是一些常用參數(shù):

-XX:MetaspaceSize=N //設(shè)置Metaspace的初始(和最小大?。?-XX:MaxMetaspaceSize=N //設(shè)置Metaspace的最大大小

與永久代很大的不同就是,如果不指定大小的話,隨著更多類的創(chuàng)建,虛擬機(jī)會(huì)耗盡所有可用的系統(tǒng)內(nèi)存。

為什么要將永久代(PermGen)替換為元空間(MetaSpace)呢?

整個(gè)永久代有一個(gè) JVM 本身設(shè)置固定大小上線,無法進(jìn)行調(diào)整,而元空間使用的是直接內(nèi)存,受本機(jī)可用內(nèi)存的限制,并且永遠(yuǎn)不會(huì)得到j(luò)ava.lang.OutOfMemoryError。你可以使用?-XX:MaxMetaspaceSize?標(biāo)志設(shè)置最大元空間大小,默認(rèn)值為 unlimited,這意味著它只受系統(tǒng)內(nèi)存的限制。-XX:MetaspaceSize?調(diào)整標(biāo)志定義元空間的初始大小如果未指定此標(biāo)志,則 Metaspace 將根據(jù)運(yùn)行時(shí)的應(yīng)用程序需求動(dòng)態(tài)地重新調(diào)整大小。

當(dāng)然這只是其中一個(gè)原因,還有很多底層的原因,這里就不提了。

2.6 運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分。Class 文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外,還有常量池信息(用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用)

既然運(yùn)行時(shí)常量池時(shí)方法區(qū)的一部分,自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制,當(dāng)常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出 OutOfMemoryError 異常。

JDK1.7及之后版本的 JVM 已經(jīng)將運(yùn)行時(shí)常量池從方法區(qū)中移了出來,在 Java 堆(Heap)中開辟了一塊區(qū)域存放運(yùn)行時(shí)常量池。

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2.7 直接內(nèi)存

直接內(nèi)存并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分,也不是虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域,但是這部分內(nèi)存也被頻繁地使用。而且也可能導(dǎo)致 OutOfMemoryError 異常出現(xiàn)。

JDK1.4 中新加入的?NIO(New Input/Output) 類,引入了一種基于通道(Channel)?與緩存區(qū)(Buffer)?的 I/O 方式,它可以直接使用 Native 函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存,然后通過一個(gè)存儲(chǔ)在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣就能在一些場景中顯著提高性能,因?yàn)?strong>避免了在 Java 堆和 Native 堆之間來回復(fù)制數(shù)據(jù)。

本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會(huì)收到 Java 堆的限制,但是,既然是內(nèi)存就會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存大小以及處理器尋址空間的限制。

三、HotSpot 虛擬機(jī)對(duì)象探秘

通過上面的介紹我們大概知道了虛擬機(jī)的內(nèi)存情況,下面我們來詳細(xì)的了解一下 HotSpot 虛擬機(jī)在 Java 堆中對(duì)象分配、布局和訪問的全過程。

3.1 對(duì)象的創(chuàng)建

下圖便是 Java 對(duì)象的創(chuàng)建過程,我建議最好是能默寫出來,并且要掌握每一步在做什么。
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①類加載檢查:?虛擬機(jī)遇到一條 new 指令時(shí),首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到這個(gè)類的符號(hào)引用,并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載過、解析和初始化過。如果沒有,那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載過程。

②分配內(nèi)存:?在類加載檢查通過后,接下來虛擬機(jī)將為新生對(duì)象分配內(nèi)存。對(duì)象所需的內(nèi)存大小在類加載完成后便可確定,為對(duì)象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從 Java 堆中劃分出來。分配方式有?“指針碰撞”?和?“空閑列表”?兩種,選擇那種分配方式由 Java 堆是否規(guī)整決定,而Java堆是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。

內(nèi)存分配的兩種方式:(補(bǔ)充內(nèi)容,需要掌握)

選擇以上兩種方式中的哪一種,取決于 Java 堆內(nèi)存是否規(guī)整。而 Java 堆內(nèi)存是否規(guī)整,取決于 GC 收集器的算法是"標(biāo)記-清除",還是"標(biāo)記-整理"(也稱作"標(biāo)記-壓縮"),值得注意的是,復(fù)制算法內(nèi)存也是規(guī)整的

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內(nèi)存分配并發(fā)問題(補(bǔ)充內(nèi)容,需要掌握)

在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候有一個(gè)很重要的問題,就是線程安全,因?yàn)樵趯?shí)際開發(fā)過程中,創(chuàng)建對(duì)象是很頻繁的事情,作為虛擬機(jī)來說,必須要保證線程是安全的,通常來講,虛擬機(jī)采用兩種方式來保證線程安全:

  • CAS+失敗重試:?CAS 是樂觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式。所謂樂觀鎖就是,每次不加鎖而是假設(shè)沒有沖突而去完成某項(xiàng)操作,如果因?yàn)闆_突失敗就重試,直到成功為止。虛擬機(jī)采用 CAS 配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性。
  • TLAB:?為每一個(gè)線程預(yù)先在Eden區(qū)分配一塊兒內(nèi)存,JVM在給線程中的對(duì)象分配內(nèi)存時(shí),首先在TLAB分配,當(dāng)對(duì)象大于TLAB中的剩余內(nèi)存或TLAB的內(nèi)存已用盡時(shí),再采用上述的CAS進(jìn)行內(nèi)存分配

③初始化零值:?內(nèi)存分配完成后,虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值(不包括對(duì)象頭),這一步操作保證了對(duì)象的實(shí)例字段在 Java 代碼中可以不賦初始值就直接使用,程序能訪問到這些字段的數(shù)據(jù)類型所對(duì)應(yīng)的零值。

④設(shè)置對(duì)象頭:?初始化零值完成之后,虛擬機(jī)要對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置,例如這個(gè)對(duì)象是那個(gè)類的實(shí)例、如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對(duì)象的哈希嗎、對(duì)象的 GC 分代年齡等信息。?這些信息存放在對(duì)象頭中。?另外,根據(jù)虛擬機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的不同,如是否啟用偏向鎖等,對(duì)象頭會(huì)有不同的設(shè)置方式。

⑤執(zhí)行 init 方法:?在上面工作都完成之后,從虛擬機(jī)的視角來看,一個(gè)新的對(duì)象已經(jīng)產(chǎn)生了,但從 Java 程序的視角來看,對(duì)象創(chuàng)建才剛開始,<init>?方法還沒有執(zhí)行,所有的字段都還為零。所以一般來說,執(zhí)行 new 指令之后會(huì)接著執(zhí)行?<init>方法,把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化,這樣一個(gè)真正可用的對(duì)象才算完全產(chǎn)生出來。

3.2 對(duì)象的內(nèi)存布局

在 Hotspot 虛擬機(jī)中,對(duì)象在內(nèi)存中的布局可以分為3塊區(qū)域:對(duì)象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)對(duì)齊填充。

Hotspot虛擬機(jī)的對(duì)象頭包括兩部分信息,第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的自身運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)(哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志等等),另一部分是類型指針,即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針,虛擬機(jī)通過這個(gè)指針來確定這個(gè)對(duì)象是那個(gè)類的實(shí)例。

實(shí)例數(shù)據(jù)部分是對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息,也是在程序中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。

對(duì)齊填充部分不是必然存在的,也沒有什么特別的含義,僅僅起占位作用。?因?yàn)镠otspot虛擬機(jī)的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍,換句話說就是對(duì)象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。而對(duì)象頭部分正好是8字節(jié)的倍數(shù)(1倍或2倍),因此,當(dāng)對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)部分沒有對(duì)齊時(shí),就需要通過對(duì)齊填充來補(bǔ)全。

3.3 對(duì)象的訪問定位

建立對(duì)象就是為了使用對(duì)象,我們的Java程序通過棧上的 reference 數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對(duì)象。對(duì)象的訪問方式有虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而定,目前主流的訪問方式有①使用句柄②直接指針兩種:

  1. 句柄:?如果使用句柄的話,那么Java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池,reference 中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址,而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息;?
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  2. 直接指針:?如果使用直接指針訪問,那么 Java 堆對(duì)象的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息,而reference 中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象的地址。

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這兩種對(duì)象訪問方式各有優(yōu)勢。使用句柄來訪問的最大好處是 reference 中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址,在對(duì)象被移動(dòng)時(shí)只會(huì)改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針,而 reference 本身不需要修改。使用直接指針訪問方式最大的好處就是速度快,它節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開銷。

四、重點(diǎn)補(bǔ)充內(nèi)容

String 類和常量池

1 String 對(duì)象的兩種創(chuàng)建方式:

     String str1 = "abcd";
     String str2 = new String("abcd");
     System.out.println(str1==str2);//false

這兩種不同的創(chuàng)建方法是有差別的,第一種方式是在常量池中拿對(duì)象,第二種方式是直接在堆內(nèi)存空間創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象。
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記?。褐灰褂胣ew方法,便需要?jiǎng)?chuàng)建新的對(duì)象。

2 String 類型的常量池比較特殊。它的主要使用方法有兩種:

  • 直接使用雙引號(hào)聲明出來的 String 對(duì)象會(huì)直接存儲(chǔ)在常量池中。
  • 如果不是用雙引號(hào)聲明的 String 對(duì)象,可以使用 String 提供的 intern 方法。String.intern() 是一個(gè) Native 方法,它的作用是:如果運(yùn)行時(shí)常量池中已經(jīng)包含一個(gè)等于此 String 對(duì)象內(nèi)容的字符串,則返回常量池中該字符串的引用;如果沒有,則在常量池中創(chuàng)建與此 String 內(nèi)容相同的字符串,并返回常量池中創(chuàng)建的字符串的引用。
          String s1 = new String("計(jì)算機(jī)");
          String s2 = s1.intern();
          String s3 = "計(jì)算機(jī)";
          System.out.println(s2);//計(jì)算機(jī)
          System.out.println(s1 == s2);//false,因?yàn)橐粋€(gè)是堆內(nèi)存中的String對(duì)象一個(gè)是常量池中的String對(duì)象,
          System.out.println(s3 == s2);//true,因?yàn)閮蓚€(gè)都是常量池中的String對(duì)象

3 String 字符串拼接

          String str1 = "str";
          String str2 = "ing";

          String str3 = "str" + "ing";//常量池中的對(duì)象
          String str4 = str1 + str2; //在堆上創(chuàng)建的新的對(duì)象     
          String str5 = "string";//常量池中的對(duì)象
          System.out.println(str3 == str4);//false
          System.out.println(str3 == str5);//true
          System.out.println(str4 == str5);//false

史上最詳細(xì)Java內(nèi)存區(qū)域講解

盡量避免多個(gè)字符串拼接,因?yàn)檫@樣會(huì)重新創(chuàng)建對(duì)象。如果需要改變字符串的話,可以使用 StringBuilder 或者 StringBuffer。

String s1 = new String("abc");這句話創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象?

創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)象。

驗(yàn)證:

        String s1 = new String("abc");// 堆內(nèi)存的地址值
        String s2 = "abc";
        System.out.println(s1 == s2);// 輸出false,因?yàn)橐粋€(gè)是堆內(nèi)存,一個(gè)是常量池的內(nèi)存,故兩者是不同的。
        System.out.println(s1.equals(s2));// 輸出true

結(jié)果:

false
true

解釋:

先有字符串"abc"放入常量池,然后 new 了一份字符串"abc"放入Java堆(字符串常量"abc"在編譯期就已經(jīng)確定放入常量池,而 Java 堆上的"abc"是在運(yùn)行期初始化階段才確定),然后 Java 棧的 str1 指向Java堆上的"abc"。

8種基本類型的包裝類和常量池

  • Java 基本類型的包裝類的大部分都實(shí)現(xiàn)了常量池技術(shù),即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean;這5種包裝類默認(rèn)創(chuàng)建了數(shù)值[-128,127]的相應(yīng)類型的緩存數(shù)據(jù),但是超出此范圍仍然會(huì)去創(chuàng)建新的對(duì)象。
  • 兩種浮點(diǎn)數(shù)類型的包裝類 Float,Double 并沒有實(shí)現(xiàn)常量池技術(shù)。
        Integer i1 = 33;
        Integer i2 = 33;
        System.out.println(i1 == i2);// 輸出true
        Integer i11 = 333;
        Integer i22 = 333;
        System.out.println(i11 == i22);// 輸出false
        Double i3 = 1.2;
        Double i4 = 1.2;
        System.out.println(i3 == i4);// 輸出false

Integer 緩存源代碼:

/**
*此方法將始終緩存-128到127(包括端點(diǎn))范圍內(nèi)的值,并可以緩存此范圍之外的其他值。
*/
    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

應(yīng)用場景:

  1. Integer i1=40;Java 在編譯的時(shí)候會(huì)直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);,從而使用常量池中的對(duì)象。
  2. Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象。
  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = new Integer(40);
  System.out.println(i1==i2);//輸出false

Integer比較更豐富的一個(gè)例子:

  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = 40;
  Integer i3 = 0;
  Integer i4 = new Integer(40);
  Integer i5 = new Integer(40);
  Integer i6 = new Integer(0);

  System.out.println("i1=i2   " + (i1 == i2));
  System.out.println("i1=i2+i3   " + (i1 == i2 + i3));
  System.out.println("i1=i4   " + (i1 == i4));
  System.out.println("i4=i5   " + (i4 == i5));
  System.out.println("i4=i5+i6   " + (i4 == i5 + i6));   
  System.out.println("40=i5+i6   " + (40 == i5 + i6));     

結(jié)果:

i1=i2   true
i1=i2+i3   true
i1=i4   false
i4=i5   false
i4=i5+i6   true
40=i5+i6   true

解釋:

語句i4 == i5 + i6,因?yàn)?這個(gè)操作符不適用于Integer對(duì)象,首先i5和i6進(jìn)行自動(dòng)拆箱操作,進(jìn)行數(shù)值相加,即i4 == 40。然后Integer對(duì)象無法與數(shù)值進(jìn)行直接比較,所以i4自動(dòng)拆箱轉(zhuǎn)為int值40,最終這條語句轉(zhuǎn)為40 == 40進(jìn)行數(shù)值比較。


文末彩蛋

針對(duì)于上面所涉及到的知識(shí)點(diǎn)我總結(jié)出了有1到5年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的程序員在面試中涉及到的絕大部分架構(gòu)面試題及答案做成了文檔和架構(gòu)視頻資料免費(fèi)分享給大家(包括Dubbo、redis、Netty、zookeeper、Spring cloud、分布式、高并發(fā)等架構(gòu)技術(shù)資料),希望能幫助到您面試前的復(fù)習(xí)且找到一個(gè)好的工作,也節(jié)省大家在網(wǎng)上搜索資料的時(shí)間來學(xué)習(xí),也可以關(guān)注我一下以后會(huì)有更多干貨分享。
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史上最詳細(xì)Java內(nèi)存區(qū)域講解
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