(译)8幅图带你了解Java

        前言：偶然间发现一个学习java的网站：http://www.programcreek.com/java-tutorials/，虽然是英文的，但是静下心来看并不难懂，很是言简意赅，上面点击量最大的一篇文章：以8幅图阐述八个java基本概念，深刻体会到一幅图胜过千言万语。

本篇文章重点关注以下问题：

• String对象不可改变的特性
• hashCode()与equals()方法协作约定
• Java 异常类层次结构
• 集合类层次结构关系
• 锁——Java同步的基本思想
• Java对象引用处理机制
• Java 对象在堆中的内存结构
• JVM 运行时数据区

1. String对象不可改变的特性

  下面以三幅图展示String的不可变特性：

1.1 声明一个String类型

String s = "abcd";

         变量str存储字符串对象的引用，下面的箭头应该被解释为“存储String对象'abcd'的引用”。

1.2 将一个字符串变量赋值给另一个String变量 

String s2 = s;

        s2存储与s1相同的引用值(可以理解为地址)，因为它是相同的字符串对象。

1.3 字符串拼接concat

s = s.concat("ef");

        s现在存储新创建的字符串对象的引用。

2. hashCode()与equals()方法协作约定

        HashCode(哈希编码,散列码)旨在提高性能。 equals()和hashCode()必须满足：

1. 如果两个对象相等，则它们必须具有相同的哈希码。
2. 如果两个对象具有相同的哈希码，则它们可能相同也可能不相等。

  查找顺序：hashcode() -> equals()，都匹配则为同一个对象。

3. Java异常类层次结构

        红色是受检异常(程序必须检查、处理的异常)，此异常必须必须在方法中处理或在方法后面throws，以期待上级处理。

4. 集合类层次结构 

        注意Collections和Collection之间的区别。

 

 5. Java同步

        Monitor可以视为包含特殊房间的建筑物。 特殊的房间一次只能由一个客户（线程）占用。 房间通常包含一些数据和代码。

   如果客户想要占用特别的房间，他必须先进入走廊排队（Hallway）等待。 调度程序将根据某些标准（例如FIFO）选择一个。 如果他由于某种原因被暂停，他将被送到等候室(wait room)，并计划在之后重新进入特别的房间。 如上图所示，这栋楼有3间房间。

       简而言之，Monitor是监视线程访问特殊房间的设施。 它确保只有一个线程可以访问受保护的数据或代码。

 6. Java对象引用处理机制

       别名是指多个引用指向同一个内存地址(对象实际地址,可以理解为这就是对象),甚至这些引用的类型完全不一样。

        a和b指向了同一个物理地址。 在运行时，多态特性根据真实的对象类型决定调用父类还是子类的具体方法,而不是根据引用变量的类型.

7. Java堆和栈

          该图显示了运行时，方法和对象在内存中的存储位置。

   绝大多数情况下：对象(及其属性域)都保存在堆里面,而方法的参数，局部变量(引用,以及6种基本类型)保存在栈里面。当然，极特殊的情况下(极度优化[对象入栈]，常量池[String]，静态变量[方法区]等)也会打破这个潜规则。

8. JVM运行时数据区域

       上图显示了整个JVM运行时数据区域。

 8.1 每个线程的数据区（不共享）

       每个线程的数据区域包括程序计数器，JVM堆栈和本机方法堆栈。 当创建新线程时，它们都将随之创建，线程销毁，也随之消失。

• 程序计数器：用于控制每个线程的执行，记录当前线程的执行到哪；
• JVM堆栈：线程执行就是不断入栈、出栈的过程；如下图所示
• 本地方法堆栈：用于支持本机方法，即非Java语言方法。

8.2 所有线程共享的数据区域

       所有线程共享堆和方法区：

• 堆：堆是我们最常处理的区域。 它存储在JVM启动时创建的数组和对象。 垃圾收集在这方面工作。
• 方法区：方法区域存储运行时常量池，字段和方法数据，以及方法和构造函数代码。
• 运行时常量池： 每一个类或者接口,在其编译后生成的.class文件中,有一个部分叫做常量表(constant_pool_table)，JVM将class文件加载以后，就解析常量表的内容到运行时常量池。 包括编译时方法中就明确可知的数字值，String值，以及必须在运行时解析的属性域引用(field reference)。

  如上图所示，JVM栈(Stack)由一个个的栈帧(Frame)组成，当一个方法被调用时会自动压入一个栈帧到Stack中， 每个栈帧(frame)由局部变量区(Locol Variable Array)，操作数栈(Operated Stack)，以及对常量(池)(Reference to Constant Pool)的引用组成.