在JVM中内存分为两个部分Stack(栈)和Heap(堆)这里我们从JVM的内存管理原理的角度来认识Stack和Heap并通过这些原理认清Java中静态方法和静态属性的问题
一般JVM的内存分为两部分Stack和Heap
Stack(栈)是JVM的内存指令区Stack管理很简单push一定长度字节的数据或者指令Stack指针压栈相应的字节位移;pop一定字节长度数据或者指令Stack指针弹栈Stack的速度很快管理很简单并且每次操作的数据或者指令字节长度是已知的所以Java 基本数据类型Java 指令代码常量都保存在Stack中
Heap(堆)是JVM的内存数据区Heap 的管理很复杂每次分配不定长的内存空间专门用来保存对象的实例在Heap 中分配一定的内存来保存对象实例实际上也只是保存对象实例的属性值属性的类型和对象本身的类型标记等并不保存对象的方法(方法是指令保存在Stack中)在Heap 中分配一定的内存保存对象实例和对象的序列化比较类似而对象实例在Heap 中分配好以后需要在Stack中保存一个字节的Heap 内存地址用来定位该对象实例在Heap 中的位置便于找到该对象实例
由于Stack的内存管理是顺序分配的而且定长不存在内存回收问题;而Heap 则是随机分配内存不定长度存在内存分配和回收的问题;因此在JVM中另有一个GC进程定期扫描Heap 它根据Stack中保存的字节对象地址扫描Heap 定位Heap 中这些对象进行一些优化(例如合并空闲内存块什么的)并且假设Heap 中没有扫描到的区域都是空闲的统统refresh(实际上是把Stack中丢失了对象地址的无用对象清除了)这就是垃圾收集的过程;关于垃圾收集的更深入讲解请参考CTO之前的文章《JVM内存模型及垃圾收集策略解析》
JVM的体系结构
我们首先要搞清楚的是什么是数据以及什么是指令然后要搞清楚对象的方法和对象的属性分别保存在哪里
)方法本身是指令的操作码部分保存在Stack中;
)方法内部变量作为指令的操作数部分跟在指令的操作码之后保存在Stack中(实际上是简单类型保存在Stack中对象类型在Stack中保存地址在Heap 中保存值);上述的指令操作码和指令操作数构成了完整的Java 指令
)对象实例包括其属性值作为数据保存在数据区Heap 中
非静态的对象属性作为对象实例的一部分保存在Heap 中而对象实例必须通过Stack中保存的地址指针才能访问到因此能否访问到对象实例以及它的非静态属性值完全取决于能否获得对象实例在Stack中的地址指针
非静态方法和静态方法的区别
非静态方法有一个和静态方法很重大的不同非静态方法有一个隐含的传入参数该参数是JVM给它的和我们怎么写代码无关这个隐含的参数就是对象实例在Stack中的地址指针因此非静态方法(在Stack中的指令代码)总是可以找到自己的专用数据(在Heap 中的对象属性值)当然非静态方法也必须获得该隐含参数因此非静态方法在调用前必须先new一个对象实例获得Stack中的地址指针否则JVM将无法将隐含参数传给非静态方法
静态方法无此隐含参数因此也不需要new对象只要class文件被ClassLoader load进入JVM的Stack该静态方法即可被调用当然此时静态方法是存取不到Heap 中的对象属性的
总结一下该过程当一个class文件被ClassLoader load进入JVM后方法指令保存在Stack中此时Heap 区没有数据然后程序技术器开始执行指令如果是静态方法直接依次执行指令代码当然此时指令代码是不能访问Heap 数据区的;如果是非静态方法由于隐含参数没有值会报错因此在非静态方法执行前要先new对象在Heap 中分配数据并把Stack中的地址指针交给非静态方法这样程序技术器依次执行指令而指令代码此时能够访问到Heap 数据区了
静态属性和动态属性
前面提到对象实例以及动态属性都是保存在Heap 中的而Heap 必须通过Stack中的地址指针才能够被指令(类的方法)访问到因此可以推断出静态属性是保存在Stack中的而不同于动态属性保存在Heap 中正因为都是在Stack中而Stack中指令和数据都是定长的因此很容易算出偏移量也因此不管什么指令(类的方法)都可以访问到类的静态属性也正因为静态属性被保存在Stack中所以具有了全局属性
在JVM中静态属性保存在Stack指令内存区动态属性保存在Heap数据内存区
