JVM堆与JVM栈

Posted 2020-06-17

JVM栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据;JVM堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿，另外JVM堆中存的是对象。JVM栈中存的是基本数据类型和JVM堆中对象的引用。

JVM基础概念：JVM堆与JVM栈

数据类型

Java虚拟机中，数据类型可以分为两类：基本类型和引用类型。基本类型的变量保存原始值，即：他代表的值就是数值本身;而引用类型的变量保存引用值。“引用值”代表了某个对象的引用，而不是对象本身，对象本身存放在这个引用值所表示的地址的位置。

基本类型包括：byte,short,int,long,char,float,double,Boolean,returnAddress

引用类型包括：类类型，接口类型和数组。

JVM堆与JVM栈

JVM堆和JVM栈是程序运行的关键，很有必要把他们的关系说清楚。

JVM栈是运行时的单位，而JVM堆是存储的单位。

JVM栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据;JVM堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿。

在Java中一个线程就会相应有一个线程JVM栈与之对应，这点很容易理解，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程JVM栈。而JVM堆则是所有线程共享的。JVM栈因为是运行单位，因此里面存储的信息都是跟当前线程(或程序)相关信息的。包括局部变量、程序运行状态、方法返回值等等;而JVM堆只负责存储对象信息。

为什么要把JVM堆和JVM栈区分出来呢?JVM栈中不是也可以存储数据吗?

第一，从软件设计的角度看，JVM栈代表了处理逻辑，而JVM堆代表了数据。这样分开，使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。

第二，JVM堆与JVM栈的分离，使得JVM堆中的内容可以被多个JVM栈共享(也可以理解为多个线程访问同一个对象)。这种共享的收益是很多的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存)，另一方面，JVM堆中的共享常量和缓存可以被所有JVM栈访问，节省了空间。

第三，JVM栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于JVM栈只能向上增长，因此就会限制住JVM栈存储内容的能力。而JVM堆不同，JVM堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此JVM栈和JVM堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应JVM栈中只需记录JVM堆中的一个地址即可。

第四，面向对象就是JVM堆和JVM栈的完美结合。其实，面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是，面向对象的引入，使得对待问题的思考方式发生了改变，而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开，你会发现，对象的属性其实就是数据，存放在JVM堆中;而对象的行为(方法)，就是运行逻辑，放在JVM栈中。我们在编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。不得不承认，面向对象的设计，确实很美。

在Java中，Main函数就是JVM栈的起始点，也是程序的起始点。

程序要运行总是有一个起点的。同C语言一样，java中的Main就是那个起点。无论什么java程序，找到main就找到了程序执行的入口：)

JVM堆中存什么?JVM栈中存什么?

JVM堆中存的是对象。JVM栈中存的是基本数据类型和JVM堆中对象的引用。一个对象的大小是不可估计的，或者说是可以动态变化的，但是在JVM栈中，一个对象只对应了一个4btye的引用(JVM堆JVM栈分离的好处：))。

为什么不把基本类型放JVM堆中呢?因为其占用的空间一般是1~8个字节——需要空间比较少，而且因为是基本类型，所以不会出现动态增长的情况——长度固定，因此JVM栈中存储就够了，如果把他存在JVM堆中是没有什么意义的(还会浪费空间，后面说明)。可以这么说，基本类型和对象的引用都是存放在JVM栈中，而且都是几个字节的一个数，因此在程序运行时，他们的处理方式是统一的。但是基本类型、对象引用和对象本身就有所区别了，因为一个是JVM栈中的数据一个是JVM堆中的数据。最常见的一个问题就是，Java中参数传递时的问题。

Java中的参数传递时传值呢?还是传引用?

要说明这个问题，先要明确两点：

1.不要试图与C进行类比，Java中没有指针的概念

2.程序运行永远都是在JVM栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。

明确以上两点后。Java在方法调用传递参数时，因为没有指针，所以它都是进行传值调用(这点可以参考C的传值调用)。因此，很多书里面都说Java是进行传值调用，这点没有问题，而且也简化的C中复杂性。

但是传引用的错觉是如何造成的呢?在运行JVM栈中，基本类型和引用的处理是一样的，都是传值，所以，如果是传引用的方法调用，也同时可以理解为“传引用值”的传值调用，即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时，被传递的这个引用的值，被程序解释(或者查找)到JVM堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用本身，即：修改的是JVM堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。

对象，从某种意义上说，是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树，对象的属性如果还是对象，则还是一颗树(即非叶子节点)，基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时，被传递的值本身都是不能进行修改的，但是，如果这个值是一个非叶子节点(即一个对象引用)，则可以修改这个节点下面的所有内容。

JVM堆和JVM栈中，JVM栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有JVM堆，但是不能没有JVM栈。而JVM堆是为JVM栈进行数据存储服务，说白了JVM堆就是一块共享的内存。不过，正是因为JVM堆和JVM栈的分离的思想，才使得Java的垃圾回收成为可能。

Java中，JVM栈的大小通过-Xss来设置，当JVM栈中存储数据比较多时，需要适当调大这个值，否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归，因为此时JVM栈中保存的信息都是方法返回的记录点。