Java中类，对象，方法的内存分配

Posted 2021-02-09 wuyaogang

Java中类，对象，方法的内存分配

以下针对引用数据类型： 
在内存中，类是静态的概念，它存在于内存中的CodeSegment中。 
当我们使用new关键字生成对象时，JVM根据类的代码，去堆内存中开辟一块控件，存放该对象，该对象拥有一些属性，拥有一些方法。但是同一个类的对象和对象之间并不是没有联系的，看下面的例子：

 1 class Student{
 2     static String schoolName;
 3     String name;
 4     int age;
 5 
 6     void speak(String name){
 7         System.out.println(name);
 8     }
 9 
10     void read(){
11     }
12 }
13 class Test{
14     public statis void main(String[] args){
15         Student a = new Student();
16         Student b = new Student();
17     }
18 }

View Code

 

在上面的例子中，生成了两个Student对象，两个对象拥有各自的name和age属性，而schoolName属性由于是static的，被所有的对象所共有，而且每个对象都有权更改这个属性。 
而对于方法speak()和read()来讲，它们被所有的对象所共有，但并不是说哪个对象拥有这些方法。方法仅仅是一种逻辑片段而已，它不是实物，严格来讲不能被拥有。 
方法存在的意义就是对对象进行修改。（我的理解） 
上述speak()方法，虽然两个对象都拥有相同的方法，但是由于其操作的对象不同，所以执行起来的效果也不同。再说一次，方法是看不见摸不着的，它仅仅是一种逻辑操作！只有当作用于具体的对象时，方法才具体化了！ 
方法在不执行的时候不占用内存空间，只有在执行的时候才会占用内存空间。 
就好比说一个人会翻跟斗，他翻跟斗的时候是需要空间的，但是他不翻跟斗的时候是不需要额外的空间的。但是不管他翻不翻跟斗，他始终是具有翻跟斗的技能的。

Java中的内存布局（其他面向对象的语言也是如此）

Java中的内存空间分为四种： 
1. code segment 
存储class文件的内容，即我们写的代码。 
2. data segment 
存储静态变量 
3. heap segment 
堆空间，存储new出来的对象 
4. stack segment 
栈空间，存储引用类型的引用（注意，这里存储的不一定是对象所处的物理地址，但是一定能够根据这个内容在堆中找到对应的对象），局部变量和方法执行时的方法的代码

以上面的speak(String name)方法的调用为例来分析下内存： 
调用该方法时，首先在栈控件开辟了一块区域存放name引用。然后将传入的那个对象的“地址”赋值给这个引用。于是出现了什么情况？两个引用指向同一个对象。而我们操作对象时是通过对象的引用来执行操作，所以当一个对象有一个以上的引用同时指向它时，就会出现一些比较混乱的事情了。

通过马士兵在课上讲的一个小例子来看看：

　　

 1 public class Test {
 2  
 3     public static void main(String[] args) {
 4         Test test = new Test();
 5         int data = 10;
 6         BirthDate b1 = new BirthDate(5,4,1993);
 7         BirthDate b2 = new BirthDate(25,5,1992);
 8  
 9         test.change(data);
10         test.change1(b1);
11         test.change2(b2);
12         System.out.println(data);
13         b1.display();
14         b2.display();
15     }
16  
17     void change(int i){
18         i = 100;
19     }
20  
21     void change1(BirthDate b){
22         b = new BirthDate(1,1,1);
23     }
24  
25     void change2(BirthDate b){
26         b.setDay(100);
27     }
28 }
29  
30 class BirthDate{
31     int day;
32     int month;
33     int year;
34  
35     BirthDate(int day,int month,int year){
36         this.day = day;
37         this.month = month;
38         this.year = year;
39     }
40  
41     public int getDay() {
42         return day;
43     }
44     public void setDay(int day) {
45         this.day = day;
46     }
47     public int getMonth() {
48         return month;
49     }
50     public void setMonth(int month) {
51         this.month = month;
52     }
53     public int getYear() {
54         return year;
55     }
56     public void setYear(int year) {
57         this.year = year;
58     }
59  
60     public void display(){
61         System.out.println("day = "+day+"
month = "+month+"
year = "+year);
62     }
63 }

View Code

 

输出为：

10 
day = 5 
month = 4 
year = 1993 
day = 100 
month = 5 
year = 1992

 

从输出结果来看看发生了什么： 
1. 调用change(int i) 
此时在栈空间中新建了一个i，并把data的值复制给i。这个时候在栈空间中有两个int类型的数，二者的值虽然都为10，但是二者毫无关系，栈空间中有两个10. 
在方法体中对i进行赋值，该操作是对i进行的，并不影响data，所以当方法结束时data还是原来的data，连地址都没变一下。同时在方法结束时i自动从栈空间中消失。 
2. 调用change1(BirthDate b) 
此时在栈空间中新建一个引用b，在调用该方法的时候，将传进来的引用的值复制给b，即b和b1拥有相同的内容，指向同一个对象。在方法体中对b又进行赋值操作，首先在堆空间中new出一个新的对象，然后将b改为指向这个新的对象。该操作也未影响b1。方法结束后，引用b消失，刚才new出来的新对象成了垃圾，等待GC的回收。 
3. 调用change2(BirthDate b) 
同上，先在对中新建一个引用，名为b，然后将其指向b2所指向的对象。注意，此时调用了该对象的方法，修改了部分属性，所以此操作改变了这个对象，而b2也指向这个对象，所以最后b2的输出发生了变化。

从上面的三个方法可以看出，当方法中的参数列表不为空时： 
- 如果参数是引用数据类型，该方法执行的过程首先是创建若干个引用，然后将这些引用的值和传进来的引用的值一一对应复制。复制完之后，传进来的参数（引用）的工作也就完成了。 
- 如果参数是基本数据类型，那么首先在栈中创建对应数量个变量，将这些变量的值和传进来的参数一一对应复制。复制完之后也没有外面什么事了。

综上：传参时要注意，如果对传进去的参数（实际上是引用）进行了重新的赋值操作，那么该方法应该有一个返回值，否则该方法是没有意义的，如同上面的change1()。

• 方法一般有两个作用：1. 对某变量进行改变。 2. 根据传进来的参数返回另一变量。
• 如果一个方法不想有返回值，只是想对某变量进行改变，不要将该对象作为参数传进去，而直接在方法中获得其访问权限然后直接更改。方法的参数列表为空。
• 如果一个方法要有返回值，最好先在方法内部new一个临时变量，先将传进来的参数复制一下，逻辑执行完后，把临时变量return出去。

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20170620更新： 
其实以上问题涉及到的东西是值传递与引用传递。在C++中二者都有，但是在Java中只有值传递。具体到实践中分两种情况： 
- 传递的是基本数据类型： 
其实传递的是值的拷贝。在方法中对值进行操作，并不影响传进去的那个值。如上面的change()方法，传值进去时只是按照data的样子重新创建了一个i，本质上data和i除了值相同以外，是两个独立的个体。

• 传递的是数组对象或者其他对象： 
  实际上传递的是对象的引用，但是并不是把引用传过去，而是把引用复制过去。就像上面的change1()方法一样，其本质是将传参b1这个引用的值复制给引用b。b1和b除了值相同外，是两个独立的个体。但是由于二者值相同，所以指向了堆内存中的同一个对象，二者都可以用来操作对象。

总结一下： 
传值，传的都是栈中所储存的东西的拷贝。如果传进去的东西是基本数据类型，那么就直接复制一份，对其操作不影响原来的数据。 
如果传进去的是一个引用，那么其实也是复制一份，所以指向同一对象。当操作这个引用时，改变了这个引用所指向的对象，看起来会让人觉得当时传进去的是对象本身，不然怎么在方法中对其修改会改变原本的对象呢？其实这是个假象。时刻记住，传进函数的都是栈内存中的东西，堆内存的东西是不会被传进去的。而函数内部能不能改变原来对象的值，就要看你是不是保持了原来传进去的引用所指向的对象没变。

PS：才疏学浅，如有错误请指出，谢谢！