(转)java程序调用内存变化过程分析（详细）

原博地址：

https://blog.csdn.net/Myuhua/article/details/81385609

（一）不含静态变量的java程序运行时内存变化过程分析

代码：

 package oop;

 /**
  * 说明：实体类
  *
  * @author huayu
  * @date 2018/8/3
  */
 public class Birthday {
     private int day;
     private int month;
     private int year;
     //有参构造方法
     public Birthday(int day, int month, int year) {
         this.day = day;
         this.month = month;
         this.year = year;
     }

     public int getDay() {
         return day;
     }

     public void setDay(int day) {
         this.day = day;
     }

     public int getMonth() {
         return month;
     }

     public void setMonth(int month) {
         this.month = month;
     }

     public int getYear() {
         return year;
     }

     public void setYear(int year) {
         this.year = year;
     }

     @Override
     public String toString() {
         return "Birthday{" +
                 "day=" + day +
                 ", month=" + month +
                 ", year=" + year +
                 '}';
     }
 }

 import oop.Birthday;

 /**
  * 说明：测试类
  *
  * @author huayu
  * @date 2018/8/3
  */
 public class TestBirthday {
     public static void main(String[] args) {
           //new TestBirthday();相当于调用了TestBirthday类的无参构造方法（编译器默认加的）
 1.        TestBirthday test=new TestBirthday();
           //调到这句在栈内存分配一块名为date，值为9的内存
 2.        int date=9;
           //new Birthday(7,7,1970)；相当于调用了Birthday类中的有参构造方法
 3.        Birthday d1=new Birthday(7,7,1970);
 4.        Birthday d2=new Birthday(1,1,2000);
 5.        test.change1(date);
 6.        test.change2(d1);
 7.        test.change3(d2);
 8.        System.out.println("date="+date);
 9.        d1.toString();
 10.       d2.toString();

     }
     public void change1(int i){
 11.        i=1234;
     }
     public void change2(Birthday b){
 12.        b=new Birthday(22,2,2004);
     }
     public void change3(Birthday b){
 13.        b.setDay(22);
     }
 }
  

内存过程分析：

在做分析以前我们应该预备的知识有：

1）栈内存储的是局部变量，基础类型的局部变量也分配在栈中，而且它只占一块内存：如下图栈中的局部变量date，一个int类型变量分配了一块int类型空间，四个字节，里面装了个值9，名字叫做date。

2）引用类型在内存中占两大块（栈中跟堆中），一块在栈中存的是指向对象的引用（对象在堆中的地址），一块在堆中存的是new出来的对象。（凡是new出东西来，则在堆内存中做分配）：如下图栈中的局部变量test，一个引用类型分配了一块内存用于存test的引用（即对象在堆中的存储地址，后期利用这个存储地址去找到并操作堆中new出来这个引用的对象），它指向了在堆中new出来的对象的一块内存（即图中那块未存东西的空位置）。

3）方法中的形参与局部变量等同

4）方法调用的时候是值传递

5）方法执行完毕后，在栈中为这个方法分配的局部变量的空间全部消失。

6）在堆中new出来的对象若栈中没有了它的引用（也就是不用它了），后期会被GC清理掉那部分堆中的内存，而GC回收的具体时间不可控。

上面代码中当执行到TestBirthday中main方法第四句时，内存里面的布局是这个样子的（下图1中所示堆中的d1对象显示的好像是3块，其实就是一个块，也就是堆中就一个d1对象，我为了看起来清楚才这么画的自己知道就可以了，d2同理也是就一个对象）。

（1）执行change1（int i）方法

接下来我们开始执行第五句chage1（int i）方法，而里面有个形参i，当我们调用这个方法的时候，首先应该在栈里面为形参（与局部变量等同）分配一块空间，如下分配了一个空间名字叫i，值的话是实参传了多少就是多少，在这实参是date且值为9，所以形参i的值是9（方法调用的时候是值传递，相当于把date的值9复制给了i），此时的内存布局为图2：

执行到第11句，i=1234；到这时i的值由9变为了1234，但是date值不会遍，因为i当时的值9是date复制了一份给它的，所以i的改变对date无影响。此时的内存布局为图3：

当执行完change1方法后，形参i在栈中分配的空间被收回（注意这时date依然不受影响哈），此时的内存布局为图4

（2）执行change2(Birthday b)方法

首先，形参要求传一个Birthday  b的引用类型，所以我们将d1传进来。Birthday  b是一个局部变量，二话不说在栈内存空间内分配一个变量b，b中装的是实参中传的内容（即d1中的内容），当执行了这个方法之后，它会把d1中的值复制给b。此时b中的地址跟d1是一样的，他们指向的是同一个对象（堆中的d1对象）。此时的内存布局为图5：

当执行第12句b=new Birthday(22,2,2004);这一句时，堆中这是又会new出一个新的对象（凡是new出东西来，则在堆内存中做分配），此时栈中的引用地址指向新new出来的b的对象（注意到栈中b的引用地址也变化了）。此时的内存布局为图6：

当方法change2执行完毕后，为其在栈中分布的局部变量空间也随之消失。注意，此时栈中为方法执行分布的局部变量被收回了，但是它在堆上new出来的对象b不一定消失，它会等待GC来回收它，具体回收时间不可控，所以我们也不确定它什么时候能消失，但是弱栈中没有了指向它的引用，这个b对象迟早会被GC清理掉，早晚会消失。此时的内存布局为图7：

（3）执行change3(Birthday b)方法

首先，形参要求传一个Birthday  b的引用类型，所以我们将d2传进来。Birthday  b是一个局部变量，二话不说在栈内存空间内分配一个变量b，b中装的是实参中传的内容（即d2中的内容），当执行了这个方法之后，它会把d2中的值复制给b。此时b中的地址跟d2是一样的，他们指向的是同一个对象（堆中的d2对象）。此时的内存布局为图8：

当执行到第13句b.setDay(22);（是Birthday类中的public void setDay(int day) {this.day = day;}这个方法），它会利用b这个引用去操作d2对象，当传入实参22给int day后它会把值传给this.day，则day的值真正被改变了（注意，此时的栈中b引用跟d2引用的值都没变，还是指向同一个对象）。此时的内存布局为图9：

当方法change3执行完毕后，为其在栈中分布的局部变量空间也随之消失。注意，虽然此时栈中b引用虽然消失了，但它指向的对象d2还有栈中的d2引用在，所以堆中对象d2不会消失。此时的内存布局为图10：

change1，change2方法调用完后，或早或晚的栈内存，堆内存中分配的空间的都会被回收，没起任何实质性作用，相当与白调了。而change3方法调用了实体类Birthday中的具体方法，确实并对堆内存中仍然被栈空间的引用d2所引用的堆内对象做了修改产生了实质性作用。

（二）含static静态变量的java程序运行时内存变化过程分析

预备知识：static关键字

1）在类中，用static声明的成员变量为静态成员变量，它为该类的公用变量。在第一次使用时候被初始化，对于该类的所有对象来说，static成员变量只有一份。

2）用static声明的方法为静态方法，在调用该方法时，不会将对象的引用传递给它，所以在static方法中不可访问非static的成员。（静态方法只能访问静态成员，因为非静态方法的调用要先创建对象，在调用静态方法时可能对象并没有被初始化）。

3）可以通过对象引用或类名（不需要实例化）访问静态成员。

4）static静态变量存在在data seg数据区，就算是不new它，它也会在data seg部分保留一份。静态变量是属于整个类的，它不属于某一个对象。

知识链接：字符串常量在内存中分配也是在data segment部分。

 /**
  * 说明：静态变量内存分析举例
  *
  * @author huayu
  * @date 2018/8/3
  */
 public class Cat {
     //静态成员变量，就算不new对象它也会在data seg里面保存一份，它属于整个类
     //不属于某个对象。int静态变量可以用来计数。
     //对静态值访问：1.任何一个对象都可以访问这个静态对象，访问的时候都是同一块内存
     //2.即便是没有对象，也可以通过 类名. 来访问 如：System.out  out是个静态变量
 1.    private static  int sid=0;
     //非静态成员变量 new对象的时候在堆内存对象中保存，每new一个对象产生一块
 2.    private  String name;
     //非静态成员变量 new对象的时候在堆内存对象中保存，每new一个对象产生一块
 3.    private int id;

     public Cat(String name) {
 4.        this.name = name;
 5.        id=sid++;
     }

     public void info(){
 6.        System.out.println("My name is "+name+" No."+id);
     }

     public static void main(String[] args) {
         //静态变量sid属于整个Cat类，不属于某个对象，可以用类名.来访问，所以这儿没有new任何对
         //象，直接用类名.（Cat.sid）来访问的。
 7.        Cat.sid=100;
         //字符串常量分配在data seg
 8.        Cat mimi=new Cat("mimi");
 9.        Cat pipi=new Cat("pipi");
 10.       mimi.info();
 11.       pipi.info();

     }
 }
 My name is mimi No.id=100 sid= 102
 My name is pipi No.id=101 sid= 102

执行完7Cat.sid时，静态变量sid值为100。内存分布状态如下：

（1）执行第7句构造方法

第一步：执行第7句Cat mimi=new Cat("mimi");字符串常量“mimi”分布在data segment部分，内存分布如下：

第二步：调到上面后就该到Cat的构造方法了，执行第4句this.name = name;这时根据传入构造方法的name形参，栈中就会为其开辟一块名为name的空间，实参“mimi”传了进来，这时候栈中name的引用指向了data segment中的字符串常量“mimi”，因为this.name = name，所以自身成员变量的this.name也指向了data segment中的字符串常量“mimi”。

第三步：执行id=sid++；mimi对象的成员变量i值为原来sid的值100，接下来sid++，将sid的值改为101，内存状态如下图：

第四步：构造方法执行完成后，为执行这个方法在栈中分配的形参变量的内存空间收回，name在栈中的空间消失（当然，为执行方法而在栈中分配的局部变量空间，方法执行完毕后都应该被收回了）

（2）执行Cat pipi=new Cat("pipi"); 方法跟执行上面那个构造方法原理是一样的（当然，为执行方法而在栈中分配的局部变量空间，方法执行完毕后都应该被收回了），大家自己画一下，我这边把最后的内存分布状态给一下大家：

从以上sid（static id）的变化不难看出，int的静态变量可以用作计数用。

（3）将以上Cat程序的static静态变量static int sid；再改为非静态变量 int sid；后做内存分析对比

代码：

 /**
  * 说明：将上面代码静态变量改为非静态的再做内存分析
  *
  * @author huayu
  * @date 2018/8/3 下午6:32
  */
 public class Cat1 {
     private  int sid=0;
     private  String name;
     private int id;

     public Cat1(String name) {
         this.name = name;
         id=sid++;
     }

     public void info(){
         System.out.println("My name is "+name+" No.id="+id+" sid= "+sid);
     }

     public static void main(String[] args) {
 //        Cat1.sid=100;
         Cat1 mimi=new Cat1("mimi");
         Cat1 pipi=new Cat1("pipi");
         mimi.info();
         pipi.info();

     }
 }
 输出结果：
 My name is mimi No.id=0 sid= 1
 My name is pipi No.id=0 sid= 1

对以上程序进行内存分析：这儿上面以前详细的讲过，大家亲自动手去画一画，感受了解一下静态变量跟非静态变量的区别，下面我给贴个最终状态的图（记得，为执行方法而在栈中分配的局部变量空间，最终方法执行完毕后都应该被收回了）：

从以上过程不难看出当静态变量static int sid；改为非静态变量int sid；后，每new一个对象，sid不再发生变化，故用它来计数是不可能了。