J2SE自学（五）——Java内存管理

1、变量就是计算机中一块块内存空间

2、 Java内存管理原理(是三方关系——程序<-->JVM<-->操作系统) ：
    1)、程序运行前：有些编程语言编写的程序会直接向操作系统请求内存，但 Java 并不支持那么做。这样做的一个重要优点是保证了程序的平台无关性。既然 Java 程序不负责创建内存空间，那由谁创建呢？是由 JVM 完成。当程序准备执行时，由JVM 预先向操作系统请求一定的内存空间，称为初始内存空间。程序执行过程中所需的内存都由Java 虚拟机从这片内存空间中划分。

    2)、程序运行中：Java 程序一直向 Java 虚拟机申请内存，当程序所需内存空间超出初始内存空间时，Java 虚拟机会再次向操作系统申请更多的内存供程序使用。

    3)、内存溢出：程序接着运行，当 Java 虚拟机已申请的内存达到了规定的最大内存空间，但程序还需要更多的内存，这时会出现内存溢出的错误。 


至此可以看出，Java 程序所使用的内存是由 Java 虚拟机进行管理、分配的。Java 虚拟
机规定了 Java 程序的初始内存空间和最大内存空间，开发者只需要关心 Java 虚拟机是如何
管理内存空间的，而不用关心某一种操作系统是如何管理内存的。

3、 内存空间逻辑划分：方法区，堆与栈 ——JVM 会把申请的内存从逻辑上划分为三个区域，即：方法区、堆与栈。

//这个class整体就是一个方法区！

public class Student {

	public String name ;
	
	public int age ;
	 
	public void study() {
		System.out.println("我在学习java！");
	}
}

//这个class中的stu和i都是变量，而 new Student()是对象
public class Demo {

	public static void main(String[] args) {

		Student stu = new Student() ;
		stu.name = "张三" ;
		stu.age = 18 ;
		int i = 10 ;
	}

}

Java虚拟机对应的在内存中划分了三个区域“方法区”、“堆区”和“栈区”，分别保存类结构、对象中的数据和变量（基本型和引用型）。 这三个内存区域都有大小限制，任何一个区域内存溢出都会导致程序出现错误，栈内存溢出会发生StackOverflowException错误，堆内存溢出会发生OutOfMemoryError错误。

1)、方法区中的内存分配：方法区默认最大容量为64M，Java虚拟机会将加载的java类存入
方法区，保存类的结构（属性与方法），类静态成员等内容。编写中小型程序时，一般不会
造成方法区的内存溢出。

2)、堆中的内存分配：堆默认最大容量为64M，堆存放对象持有的数据，同时保持对原类的
引用。可以简单的理解为对象属性的值保存在堆中，对象调用的方法保存在方法区。

3)、栈中的内存分配：栈默认最大容量为1M，在程序运行时，每当遇到方法调用时，Java虚拟机就会在栈中划分一块内存称为栈帧（Stack frame），栈帧中的内存供局部变量（包括基本类型与引用类型）使用，当方法调用结束后，Java虚拟机会收回此栈帧占用的内存。
  另：还有数组内部也封装了指针，即便是基本数据类型的数组，也封装了指针，数组也是引用类型。


4、JAVA 数据类型
   C 语言可以声明指针类型的变量。那就会问，java 中有没有指针呢？您一定要明确回答：“JAVA 中没有指针”。问题并没有到此终结，您要紧接着说“但 JAVA 底层封装了指针”。对，Java 底层封装了指针，但我们要说java 中没有指针，也就是不能创建指针类型的变量。
   但也并不是所有的类型都封装了指针根据这点不同，java 的数据类型分为两类，即：值类型（基本数据类型）和引用类型。

   1)、分类原则：根据是否封装指针（分配空间形式）
   2)、基本数据类型：值类型(又称基本数据类型和基元数据类型)——只在栈中分配一块内存（四类八种，详见J2SE自学（三）——Java语法基础(一)）  
   3)、引用数据类型(就是底层封装指针的数据类型。)：在栈和堆中各各分配一块内存，例如：类、数组、接口等——他们在内存中分配两块空间，第一块内存分配在栈中，只存放别的内存地址，不存放具体数值，我们也把它叫指针类型的变量，第二块内存分配在堆中，存放的是具体数值，如对象属性值等。


5、声明对象与创建对象
    声明对象，相当分配指针类型变量，在栈中分配内存
    类是引用类型，那声明对象就相当于在栈中声明指针类型的变量，它的内存不存放具体的数值，而只存放另一块堆中内存的地址。

    创建对象，创建具体内存空间，在堆中分配内存
    在java 中一般使用new 关键字创建对象（当然还有更高级的反射可以不用new 关键字）例如：
    zhouxingxing = new Student()就是创建对象。这行代码一共做了两件事情：第一件是在堆中分配一块存放学生具体数值的内存(例如：35DF)，第二件是把这个内存的首地址赋给上面声明的指针变量。

    对象必须创建后才能使用，如果只声明不创建，那么调用对象属性和方法时将会报空指针异常（NullPointerException）
    只声明对象，只相当于在栈中分配一块不存放具体数值的内存；没有创建，在堆中没创建存放具体数值的内存，当我们调用其属性方法时，系统找不到具体堆内存，则报空指针异常。同时我们也可以反过来说，空指针异常是因为没有指向堆中内存引起的。


6、JAVA 值传参与引用传参——定义：方法根据调用后的效果不同，即是否改变参数的原始数值
   按值传递参数数值不变，按引用传递参数数值改变。
   对于java的数据类型而言，基本数据类型就是按值传递的，又称为值类型，而引用类型是按引用传递的。如：

   public class TestValueAndRef { 
  /** 
   * 方法参数有三个 
   * @param pa 基本类型  值类型 
   * @param pstu 自定义类 引用类型  
   * @param parr 数组 引用类型 
   */ 
  void change(int pa, Student pstu, int[] parr) { 
     
    //方法体中改变值类型pa的值 
    pa = pa + 10; 
    //方法体中改变引用类型stu,parr的值
    pstu.stuAge = pstu.stuAge + 10; 
    parr[0] = parr[0] + 10; 
     
    System.out.println("方法体改变后pa = " + pa); 
    System.out.println("方法体改变后pstu.stuAge = " + pstu.stuAge); 
    System.out.println("方法体改变后parr[0] = " + parr[0]); 
  } 
 
} 

运行类：

public class Test { 
  public static void main(String[] args) { 
     
    Student student = new Student(); 
    student.stuAge = 10; 
    int a = 10; 
    int arr[] = new int[]{9, 5, 27}; 
     
    System.out.println("初始值 a = " + a); 
    System.out.println("初始值 student.stuAge = " +  
student.stuAge); 
    System.out.println("初始值 arr[0] = " + arr[0]); 
     
    TestValueAndRef testValueAndRef = new TestValueAndRef(); 
    testValueAndRef.change(a, student, arr); 
     
    System.out.println("调用函数后 a = " + a); 
    System.out.println("调用函数后 student.stuAge = " +  
student.stuAge); 
    System.out.println("调用函数后 arr[0] = " + arr[0]); 
 
  } 
} 

运行结果：
初始值 a = 10
初始值 student.stuAge = 10
初始值 arr[0] = 9
方法体改变后pa = 20
方法体改变后pstu.stuAge = 20
方法体改变后parr[0] = 19
调用函数后 a = 10
调用函数后 student.stuAge = 20
调用函数后 arr[0] = 19


我们看到，基本数据类型int 变量a 虽然在方法体中改变了数值，但方法调用完后其原始数值并没有改变。而引用数据类型Student 在方法体中改变年龄的数值，方法执行完其数值发生了改变，数组也是引用类型，所以其值也发生了改变。也就是说：值类型按值传递参数，方法调用结束后，原始数值不变，引用类型按引用传递参数方法调用结束后，原始数值改变。

不管是按值传递还是按引用传递，都是把栈中的数据备份了一份给参数变量，只不过值类型备份的是具体的数值，而引用类型备份的是内存地址，所以从这个角度看，我们也可以说Java 全部是按值传参的，因为它都是把数据备份了一份。

7、String类
   特例String 类型，虽然它也是引用类型，但用引用传参后，原始数值却不会改变

   public class TestString { 
   public static void main(String[] args) { 
     
    String name = "zhangsan"; 
    TestString testString = new TestString(); 
     
    System.out.println("方法调用前：" + name); 
    testString.change(name); 
    System.out.println("方法调用后：" + name); 
  } 
   
  void change(String str) { 
    str = "张三"; 
    System.out.println("方法体内修改值后：" + str); 
  } 
} 

运行结果：
方法调用前：zhangsan
方法体内修改值后：张三
方法调用后：zhangsan

虽然参数String 是引用数据类型，但其值没有发生改变，这是因为String 类是final 的，它是定长。方法体内改变的仅仅是改变了str的引用！对方法体外的name并没有任何影响！

以后遇到类似而的问题要“多思考，多画图，多实践！”