JAVA虚拟机内存分配与回收机制

[转帖] Java 中的堆和栈

简单的说：

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。

String是一个特殊的包装类数据。可以用：

String str = new String("abc");

String str = "abc";

两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。

而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向”abc”，如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。

比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。

String str1 = "abc";

String str2 = "abc";

Systemoutprintln(str1==str2); //true

可以看出str1和str2是指向同一个对象的。

String str1 =new String ("abc");

String str2 =new String ("abc");

Systemoutprintln(str1==str2); // false

用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。

因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已 这种写法有利与节省内存空间 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。

另一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的 对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。 由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。

java中内存分配策略及堆和栈的比较

21 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

22 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 *** 作系统分配给自己内存，由于从 *** 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~)

23 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 *** 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 *** 作:以帧为单位的压栈和出栈 *** 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 *** 作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的 *** 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。

转自:>

你上面写的程序有问题，我就不说了，自己看看书。

关于java内存分配是这样的：

程序代码存储在"code segment"中，静态变量和字符串常量存储在“data segment"区域中，局部变量存储在"stack"(栈内存）中，nwe出来的东西（即对象）存储在"heap"(堆内存）中。

楼上不对。==是比较的内存地址，这点是毋庸置疑的。

首先，要明白，两个x的定义过程。

x的定义过程是：声明一个标量 int类型 x，然后在栈内存中寻找，看有没有5这个值，如果有，x指向5，如果没有，把5放进来，x指向这个5

tx也是一样的。

那么现在就很明了了。不管test2是不是new出来的。Test2中的x都会先在栈内存中寻找5这个值，经过寻找发现，确实有5，这个5已经在Test类中定义，这时候就直接指向了。所以“==”之后会得到true。因为他们指向的就是同一个内存地址。

如果还有不明白，请追问。

Tomcat本身不能直接在计算机上运行，需要依赖于硬件基础之上的 *** 作系统和一个java虚拟机。JAVA程序启动时JVM都会分配一个初始内存和最大内存给这个应用程序。这个初始内存和最大内存在一定程度都会影响程序的性能。比如说在应用程序用到最大内存的时候，JVM是要先去做垃圾回收的动作，释放被占用的一些内存。所以想调整Tomcat的启动时初始内存和最大内存就需要向JVM声明，一般的JAVA程序在运行都可以通过中-Xms -Xmx来调整应用程序的初始内存和最大内存:

　这两个值的大小一般根据需要进行设置。初始化堆的大小执行了虚拟机在启动时向系统申请的内存的大小。一般而言，这个参数不重要。但是有的应用程序在大负载的情况下会急剧地占用更多的内存，此时这个参数就是显得非常重要，如果虚拟机启动时设置使用的内存比较小而在这种情况下有许多对象进行初始化，虚拟机就必须重复地增加内存来满足使用。由于这种原因，我们一般把-Xms和-Xmx设为一样大，而堆的最大值受限于系统使用的物理内存。一般使用数据量较大的应用程序会使用持久对象，内存使用有可能迅速地增长。当应用程序需要的内存超出堆的最大值时虚拟机就会提示内存溢出，并且导致应用服务崩溃。因此一般建议堆的最大值设置为可用内存的最大值的80%。

Tomcat默认可以使用的内存为128MB，在较大型的应用项目中，这点内存是不够的，需要调大。有以下几种方法可以选用：

第一种方法：

Windows下，在文件/bin/catalinabat，Unix下，在文件/bin/catalinash的前面，增加如下设置：

JAVA_OPTS='-Xms初始化内存大小 -Xmx可以使用的最大内存'

需要把这个两个参数值调大。例如：

JAVA_OPTS='-Xms256m -Xmx512m'

表示初始化内存为256MB，可以使用的最大内存为512MB。

第二种方法： 环境变量中设

变量名：JAVA_OPTS

变量值：-Xms512m -Xmx512m

第三种方法：前两种方法针对的是bin目录下有catalinabat的情况（比如直接解压的Tomcat等），但是有些安装版的Tomcat下没有catalinabat，这个时候可以采用如下方法，当然这个方法也是最通用的方法：

打开tomcatHome//bin//tomcat5wexe，点击Java选项卡，然后将会发现其中有这么两项：Initial memory pool和Maximum memory poolInitial memory pool这个就是初始化设置的内存的大小。Maximum memory pool这个是最大内存的大小 设置完了就按确定然后再重启TOMCAT你就会发现tomcat中jvm可用的内存改变了

另外需要考虑的是Java提供的垃圾回收机制。虚拟机的堆大小决定了虚拟机花费在收集垃圾上的时间和频度。收集垃圾可以接受的速度与应用有关，应该通过分析实际的垃圾收集的时间和频率来调整。如果堆的大小很大，那么完全垃圾收集就会很慢，但是频度会降低。如果你把堆的大小和内存的需要一致，完全收集就很快，但是会更加频繁。调整堆大小的的目的是最小化垃圾收集的时间，以在特定的时间内最大化处理客户的请求。在基准测试的时候，为保证最好的性能，要把堆的大小设大，保证垃圾收集不在整个基准测试的过程中出现。

如果系统花费很多的时间收集垃圾，请减小堆大小。一次完全的垃圾收集应该不超过 3-5 秒。如果垃圾收集成为瓶颈，那么需要指定代的大小，检查垃圾收集的详细输出，研究 垃圾收集参数对性能的影响。一般说来，你应该使用物理内存的 80% 作为堆大小。当增加处理器时，记得增加内存，因为分配可以并行进行，而垃圾收集不是并行的。

一个要注意的地方：建议把内存的最高值跟最低值的差值缩小，不然会浪费很多内存的， 最低值加大 ，最高值可以随便设，但是要根据实际的物理内存 ，如果内存设置太大了,比如设置了512M最大内存,但如果没有512M可用内存,Tomcat就不能启动，还有可能存在内存被系统回收，终止进程的情况。

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