java内存中的对象

前记：
几天前，在浏览网页时偶然的发现一道以前就看过很多遍的面试题，题目是：“请说出‘equals’和‘==’的区别”，当时我觉得我还是挺懂的，在心里答了一点（比如我们都知道的：‘==’比较两个引用是否指向同一个对象，‘equals’比较两个对象的内容），可是总觉得心里有点虚虚的，因为这句话好像太概括了，我也无法更深入地说出一些。于是看了几篇别人的技术博客，看完后我心里自信地说，我是真的懂了；后来根据我当时的理解，就在eclipse中敲了些代码验证一下，发现有些运行的结果和我预期的又不一样，怎么找原因都找不到，呵呵~，这时就感觉太伤自尊了，于是我觉得我真的还是不懂得，又去上网查找答案，呵呵，这个问题花了我整整三天的时间，现在想把我的一些总结写下来，以达到检测自己的目的，也欢迎大家浏览、批评、指正。
注：本文不仅研究类类型的对象，还研究基本数据类型

线索：
我想采用实例代码驱动的方式来一步步地分析，这也符合我们探知新事物的过程。

一、基本数据类型的内存分配

代码1：

1. int p1=1000;
2. static  int p2=1000;
3. public void myTest(){
4. System.err.println("****************Integer*********************");
5. int i1=1000;
6. int i2=1000;
7. Integer i3=1000;
8. Integer i4=1000;
9. Integer i5=100;
10. Integer i6=100;
11. Integer i7=new Integer(1000);
12. Integer i8=new Integer(1000);
13. System.err.println(i1==p1);  //true(输出结果)   1（编号，便于分析）
14. System.err.println(i1==p2);  //true                  2
15. System.err.println(i1==i2);  //true                   3
16. System.err.println(i3==i4);  //false                  4
17. System.err.println(i5==i6);  //true                   5
18. System.err.println(i7==i8);  //false                  6
19. System.err.println(i1==i3);  //true                   7
20. System.err.println(i1==i7);  //true                   8
21. System.err.println(i3==i7);  //false                  9
22. System.err.println("****************Integer*********************");
23. }

看到上面的输出结果，如果你还是有些不能理解的，那就耐心地接着看我的分析吧。

分析：

编号1：在java编译时期，当编译到“int p1=1000; ”时会在栈中压入1000，其实后面的p2,i1,i2都是指向这个1000，这样可以提高java的性能，所以编号1、编号2、编号3的输出结果都是true.其实char,float,double等基本数据类型都是这样的。

编号2、编号3：同编号1

编号4：这是java中的自动装箱机制，将基本数据类型int自动转为类类型Integer,这是jdk1.5以上才有的功能，jdk1.5以下编译时会报错。自动装箱时java底层会调用Integer.valueOf(int i)方法自动装箱，下面我们来看看Integer.valueOf(int i)的源码吧：

1. /**
2. * @param  i an <code>int</code> value.
3. * @return a <tt>Integer</tt> instance representing <tt>i</tt>.
4. * @since  1.5
5. */
6. public static Integer valueOf(int i) {
7. if(i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
8. return IntegerCache.cache[i + 128];
9. else
10. return new Integer(i);
11. }

注：分析源码我们知道IntegerCache.high其实就是127，在IntergerCache的静态块中定义的。

源码的意思是当i的值在-128—127之间时会返回IntegerCache.cache[]中的对象，其他的新建一个Integer对象。其实Integer类是这样实现的：考虑到-128—127之间的对象经常使用，就在Integer创建时将值在-128—127之间的对象先创建好，放在池中，以后要使用时，这些对象就不用重新创建了，目的在于提高性能。其实这种机制在Character中也用到了，Character是创建ASCII在0—127之间的对象。补充说明：Integer创建的对象引用在栈中，对象的内容在堆区，栈中的值是堆中对象的地址。Character、Long、Short等包装类都是这样的。所以编号4的输出结果是false,因为值大于127，java新创建了一个对象。

编号5：因为值在-128—127之间，所以两个引用指向的是堆区的同一个对象。

编号6：当使用new创建对象时，都会新创建一个对象，即在栈中创建一个引用，在堆中创建该对象，引用指向对象。

编号7：这种情况有些人可能会不太清楚，其实这是java的自动拆箱机制，当int和Integer发生操作时，Integer类型对象会自动拆箱成int值，这时比较的是两个int值，而我们前面分析了，int值都会指向常量池中的数据，所以，两者指向的是同一块空间。结果编号7输出true

编号8：同编号7，也是Integer的自动拆箱。

编号9：我想，分析了这么多，编号9不用我说，你也应该懂了，呵呵，这里就不赘述了哦~
分析了这么多，终于第一块代码分析完了。

二、String类型的内存分配

大家都知道String类型是类类型，不过String类型是一个特殊的类类型，那它特殊在哪呢？
代码2：

1. System.err.println("****************string*********************");
2. String s1="abc";
3. String s2="abc";
4. String s3=new String("abc");
5. String s4=new String("abc");
6. System.err.println(s1==s2);//true （输出结果） 1（编号）
7. System.err.println(s3==s4);//false                   2
8. System.err.println(s1==s3);//false                    3
9. String a = "abc";
10. String b = "ab";
11. String c = b + "c";
12. System.err.println(a==c);//false                         4
13. String s5 = "123";
14. final String s6="12";
15. String s7=s6+"3";
16. System.err.println(s5 == s7);//true                     5
17. System.err.println("****************string*********************");

编号1：String类型是一个很特殊的类型，当我们使用String str=”abc”;这种定义方法时，”abc”会放入常量池中，以后如果再有定义String str2=”abc”时，其实str和str2指向的是常量池中同一个对象。而只有当使用new创建时才会每次都创建一个新的对象。（我觉得这是String类型和其他类类型的特殊之处）

编号2、编号3：编号1已经分析了。

编号4：执行到  String c = b + "c"; 这一句时，java底层会先创建一个StringBuilder对象，封装b,接着再加上“c”，最后再创建一个String对象，将StringBuilder中的值赋给该String对象，用c来指向它。.其实此时的c指向的对象已经不是a指向的对象了。

编号5：当用final修饰后，s6就变为了常量，在常量池中创建“12”，当执行到String s7=s6+"3";时，编译器直接就把s6当成了“12”，s7此时就已是“123”，它指向常量池中的“123”，所以s5和s7指向的是同一个对象，输出为true。

三、StringBuilder,StringBuffer,String的对比

(一)String
String类型的值是不可变的，听到这句话后可能你会有疑问，我们的String对象可以重新赋值呀，这里有两种情况，情况一：String str=”abc”; , 情况二：String str=new String(“abc”);采用情况一重新赋值时，java会先看常量池中有没有“abc”，如果有则直接指向它，如果没有，在编译时就创建一个常量放入常量池中；对于情况二：str则重新指向一个先创建的对象，该新对象在堆中。下面提出问题：为什么String是不可变的呢？我们来看看String的源码：

1. public final class String
2. implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
3. {
4. /** The value is used for character storage. */
5. private final char value[];
6. /** The offset is the first index of the storage that is used. */
7. private final int offset;
8. /** The count is the number of characters in the String. */
9. private final int count;
10. //••••••••••••••••••••

我们看到String类型是用一个用final修饰的char数组来存储字符串的，所以String类型是不可变的，（其实Short，Character，Long等包装类型也是这样实现的），根据上面对String类型的分析，如果要改变String的值，就要重新创建一个对象，这无疑性能会很差。为了优化String，sun公司添加了StringBuffer，在jdk1.5之后又添加了StringBuilder。

（二）下面我们来分析一下StringBuffer 
StringBuffer作为字符串缓冲类，当进行字符串拼接时，不会重新创建一个StringBuffer对象，而是直接在原有值后面添加，因为StringBuffer类继承了AbstractStringBuffer类，分析后者的源码后，我们发现存储字符串的char[]没有被final修饰。至于StringBuffer类是怎样扩充自己的长度的，我们可以参考它的append（）方法，这里不再赘述。不过一定要提出的是：StringBuffer是线程安全的，它的方法体是被synchronized修饰了的。

（三）StringBuilder有是怎么样的呢？
StringBuilder基本实现了StringBuffer的功能，最大的不同之处在于StringBuilder不是线程安全的。

（四）String、StringBuffer、StringBuilder的性能比较
代码三：

1. StringBuffer b = new StringBuffer("abc");
2. long t3 = System.currentTimeMillis();
3. for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
4. b = b.append("def");
5. }
6. long t4 = System.currentTimeMillis();
7. System.out.println("1000000次拼接，StringBuffer所花时间为:" + (t4 - t3));
8. System.out.println("*************************************");
9. StringBuilder c = new StringBuilder("abc");
10. long t5 = System.currentTimeMillis();
11. for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
12. c = c.append("def");
13. }
14. long t6 = System.currentTimeMillis();
15. System.out.println("1000000次拼接，StringBuilder所花时间为:" + (t6 - t5));
16. System.out.println("*************************************");
17. String S1 = "abc";
18. long t1 = System.currentTimeMillis();
19. for (int i = 0; i < 10000; i++) {
20. S1 += "def";
21. }
22. long t2 = System.currentTimeMillis();
23. System.out.println("10000次拼接，String所花时间为:" + (t2 - t1));

实验结果为：

1. 1000000次拼接，StringBuffer所花时间为:203
2. *************************************
3. 1000000次拼接，StringBuilder所花时间为:79
4. *************************************
5. 10000次拼接，String所花时间为:640

显然，StringBuilder的性能最好，String的性能最差，而且差很多；不过StringBuffer的线程安全性很好，性能也比较接近StringBuilder,所以我推荐的选择使用顺序为：StringBuffer>StringBuilder>String;

四、java传参

下面我们我看一段代码，不过有点长，请大家有点耐心哦~
代码四：

1. public class VariableTest {
2. public static void main(String[] args) {
3. VariableTest t = new VariableTest();
4. t.test();
5. }
6. class Point {
7. int x;
8. String y;
9. StringBuffer sb;
10. public Point(int x, String y, StringBuffer sb) {
11. this.x = x;
12. this.y = y;
13. this.sb = sb;
14. }
15. }
16. public void test() {
17. int i = 1;
18. String str = "abc";
19. StringBuffer bs = new StringBuffer("abc");
20. Point p = new Point(1, "2", new StringBuffer("abc"));
21. System.out.println("***********函数调用之前****************");
22. System.out.println("i为：" + i);
23. System.out.println("str为：" + str);
24. System.out.println("bs为：" + bs);
25. System.out.println("p的x为：" + p.x + "         p的y为：" + p.y
26. + "       p的sb为：" + p.sb);
27. change(i, str, bs, p);
28. System.out.println("***********函数调用之后****************");
29. System.out.println("i为：" + i);
30. System.out.println("str为：" + str);
31. System.out.println("bs为：" + bs);
32. System.out.println("p的x为：" + p.x + "         p的y为：" + p.y
33. + "       p的sb为：" + p.sb);
34. }
35. public void change(int p1, String p2, StringBuffer p3, Point p4) {
36. p1 = 2;
37. p2 = "I have changed!";
38. p3 = p3.append("  I have changed!");
39. p4.x = 5;
40. p4.y = "I have changed!";
41. p4.sb = p4.sb.append("  I have changed!");
42. }
43. }

输出结果为：

1. ***********函数调用之前****************
2. i为：1
3. str为：abc
4. bs为：abc
5. p的x为：1         p的y为：2       p的sb为：abc
6. ***********函数调用之后****************
7. i为：1
8. str为：abc
9. bs为：abc  I have changed!
10. p的x为：5         p的y为：I have changed!       p的sb为：abc  I have changed!

分析：
这个例子我举得有点大，不过我觉得如果把我举得这个例子的参数传递完全搞懂了，你对java的参数传递过程就比较了解了。

不过在分析之前，我想给大家java传参的一个思想：java只有值传递，没有引用传递，也没有指针传递。对于基本数据类型，java是直接传值，其实就是将形参指向栈中的那个值；对于类类型（比如String，StringBuffer，自定义类类型等）是传引用（在栈中）的值，也就是堆中对应对象的地址。这个在我认为也是值传递。

下面我们开始分析test（）方法
1、首先定义了int类型变量，int类型变量传入change（）方法是简单的值传递，这个大家都知道，所以就不说了；

2、下面是String类型的变量，大家可能会想，String类型是类类型啊，当调用change方法后test方法中也应该会发生变化呀，呵呵，其实这时你忘了String类型是不可变的，因为它存储数据的char[]是用final修饰过的。当change方法中改变了p2的值后，其实p2指向的已经是另一块内存空间了。

3、下面是StringBuffer类型，之前已说类类型传递变量的地址，所以bs和p3指向的是同一块内存空间，当p3重新赋值时，bs也会跟着变得。

4、下面是自定义的类类型，我不想再用文字述说了，就用一个图来表示吧，我相信你现在可以自己分析了。

五、java对象的克隆机制（以上概念的应用）

概念引入：

我相信大家都听过java中的“克隆”这个名词，在Object类中有一个本地化clone（）方法就是用来克隆对象的，其实我们自己也可以用new来克隆对象，但这样的效率会比较低。

概念名词：

浅度克隆：要克隆对象的属性如果是类类型变量，只在栈中创建一个该属性的新引用，指向源属性对象；如果是基本数据类型，我相信你懂得。

深度克隆：对于类类型的属性，在栈中和堆中都重新开辟空间，创建一个全新的属性对象。

其实Object中的clone（）方法就是一种浅度克隆，不过当我们重写该方法时一定要实现Cloneable接口，否则会报异常，代码验证如下： 
代码五：

1. public class CloneTest {
2. public static void main(String[] args) {
3. // TODO Auto-generated method stub
4. Point p1 = new CloneTest().new Point(1, "abc", new StringBuffer("def"));//源对象
5. Point p2=p1.clone();     //克隆对象
6. System.out.println("*************源对象的值如下****************");
7. System.out.println(p1.x);
8. System.out.println(p1.y);
9. System.out.println(p1.sb);
10. System.out.println("************修改克隆对象的值*****************");
11. p2.x=2;
12. p2.y="ddddddd";
13. p2.sb=p2.sb.append("dfsfdsfsd");
14. System.out.println("************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************");
15. System.out.println(p1.x);
16. System.out.println(p1.y);
17. System.out.println(p1.sb);
18. }
19. /**
20. * 内部类，用于克隆实验
21. */
22. class Point  implements Cloneable{
23. int x;
24. String y;
25. StringBuffer sb;
26. //构造方法
27. public Point(int x, String y, StringBuffer sb) {
28. this.x = x;
29. this.y = y;
30. this.sb = sb;
31. }
32. /**
33. * 重写Object类的clone方法，不过默认情况下只能浅克隆，不过我们可以给类类型的变量
34. * 重新new一块空间实现深度克隆，String类型就不用了哦~ ，呵呵，如果你现在还不知道
35. * 为什么，那就把博客再看一遍吧，我充分相信你会懂得，这里我不想再赘述了，总之要知道，String
36. * 类型和其他的类类型总是有一些区别，看到现在我希望你可以总结出一些
37. */
38. public Point clone(){
39. Point o=null;
40. try {
41. o = (Point)super.clone();
42. //o.sb=new StringBuffer();       //实现深度克隆
43. } catch (CloneNotSupportedException e) {
44. // TODO Auto-generated catch block
45. e.printStackTrace();
46. }           return o;
47. }
48. }
49. }

这时的运行结果如下，很显然是浅克隆。

1. *************源对象的值如下****************
2. 1
3. abc
4. def
5. ************修改克隆对象的值*****************
6. ************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************
7. 1
8. abc
9. defdfsfdsfsd

当我们把clone（）方法中的注释语句“//o.sb=new StringBuffer();    ”启用后，这就是深度克隆了哦，运行结果如下：

1. *************源对象的值如下****************
2. 1
3. abc
4. def
5. ************修改克隆对象的值*****************
6. ************修改克隆对象的值后 ，源对象的值如下*****************
7. 1
8. abc
9. def

上面实现深度克隆的方法是基于Object的clone（）方法的，其实我们也可以采用序列化的方式来实现深度克隆的，这样就不用重写clone（）方法了，我们给Point类添加一个deepClone方法,不过一定要让Point类实现Serializeble接口哦~，deepClone方法如下：

1. /**
2. * 采用序列化的方式实现深度克隆
3. */
4. public Point deepClone() throws IOException, ClassNotFoundException {
5. //将对象写入流中
6. ByteArrayOutputStream bs=   new ByteArrayOutputStream();
7. ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(bs);
8. os.writeObject(this);
9. //从流中读取对象
10. ByteArrayInputStream is=   new  ByteArrayInputStream(bs.toByteArray());
11. ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(is);
12. return (Point) ois.readObject();
13. }

呵呵，通过这些实验，我想你对java的克隆机制还是比较了解了，具体的分析我也没有必要再说了