JAVA基础栈与堆staticfinal修饰符内部类和Java内存分配单例模式反射多线程.docx
《JAVA基础栈与堆staticfinal修饰符内部类和Java内存分配单例模式反射多线程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《JAVA基础栈与堆staticfinal修饰符内部类和Java内存分配单例模式反射多线程.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
JAVA基础栈与堆staticfinal修饰符内部类和Java内存分配单例模式反射多线程
1.JAVA基础-栈与堆,static、final修饰符、内部类和Java内存分配
Java栈与堆
堆:
顺序随意
栈:
后进先出（Last-in/First-Out）.
Java的堆是一个运行时数据区,类的对象从中分配空间。
这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。
堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。
但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢.
栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。
但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。
栈中主要存放一些基本类型的变量（int,short,long,byte,float,double,boolean,char）和对象句柄。
1.栈（stack）与堆（heap）都是Java用来在Ram中存放数据的地方。
与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。
2.栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于直接位于CPU中的寄存器。
但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。
另外，栈数据可以共享，详见第3点。
堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。
但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。
3.Java中的数据类型有两种。
一种是基本类型（primitivetypes）,共有8种，即int,short,long,byte,float,double,boolean,char（注意，并没有string的基本类型）。
这种类型的定义是通过诸如inta=3;longb=255L;的形式来定义的，称为自动变量。
值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。
如inta=3;这里的a是一个指向int类型的引用，指向3这个字面值。
这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知（这些字面值固定定义在某个程序块里面，程序块退出后，字段值就消失了），出于追求速度的原因，就存在于栈中。
另外，栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。
假设我们同时定义：
复制内容到剪贴板代码:
inta=3;
intb=3；
编译器先处理inta=3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找有没有字面值为3的地址，没找到，就开辟一个存放3这个字面值的地址，然后将a指向3的地址。
接着处理intb=3；在创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有3这个字面值，便将b直接指向3的地址。
这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。
特别注意的是，这种字面值的引用与类对象的引用不同。
假定两个类对象的引用同时指向一个对象，如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。
相反，通过字面值的引用来修改其值，不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。
如上例，我们定义完a与b的值后，再令a=4；那么，b不会等于4，还是等于3。
在编译器内部，遇到a=4；时，它就会重新搜索栈中是否有4的字面值，如果没有，重新开辟地址存放4的值；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。
因此a值的改变不会影响到b的值。
另一种是包装类数据，如Integer,String,Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。
这些类数据全部存在于堆中，Java用new（）语句来显示地告诉编译器，在运行时才根据需要动态创建，因此比较灵活，但缺点是要占用更多的时间。
4.String是一个特殊的包装类数据。
即可以用Stringstr=newString（"abc"）;的形式来创建，也可以用Stringstr="abc"；的形式来创建（作为对比，在JDK5.0之前，你从未见过Integeri=3;的表达式，因为类与字面值是不能通用的，除了String。
而在JDK5.0中，这种表达式是可以的！
因为编译器在后台进行Integeri=newInteger（3）的转换）。
前者是规范的类的创建过程，即在Java中，一切都是对象，而对象是类的实例，全部通过new（）的形式来创建。
Java中的有些类，如DateFormat类，可以通过该类的getInstance（）方法来返回一个新创建的类，似乎违反了此原则。
其实不然。
该类运用了单例模式来返回类的实例，只不过这个实例是在该类内部通过new（）来创建的，而getInstance（）向外部隐藏了此细节。
那为什么在Stringstr="abc"；中，并没有通过new（）来创建实例，是不是违反了上述原则？
其实没有。
5.关于Stringstr="abc"的内部工作。
Java内部将此语句转化为以下几个步骤：
（1）先定义一个名为str的对String类的对象引用变量：
Stringstr；
（2）在栈中查找有没有存放值为"abc"的地址，如果没有，则开辟一个存放字面值为"abc"的地址，接着创建一个新的String类的对象o，并将o的字符串值指向这个地址，而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象o。
如果已经有了值为"abc"的地址，则查找对象o，并返回o的地址。
（3）将str指向对象o的地址。
值得注意的是，一般String类中字符串值都是直接存值的。
但像Stringstr="abc"；这种场合下，其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用！
为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。
复制内容到剪贴板代码:
Stringstr1="abc";
Stringstr2="abc";
System.out.println（str1==str2）;//true
注意，我们这里并不用str1.equals（str2）；的方式，因为这将比较两个字符串的值是否相等。
==号，根据JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。
而我们在这里要看的是，str1与str2是否都指向了同一个对象。
结果说明，JVM创建了两个引用str1和str2，但只创建了一个对象，而且两个引用都指向了这个对象。
我们再来更进一步，将以上代码改成：
复制内容到剪贴板代码:
Stringstr1="abc";
Stringstr2="abc";
str1="bcd";
System.out.println（str1+","+str2）;//bcd,abc
System.out.println（str1==str2）;//false
这就是说，赋值的变化导致了类对象引用的变化，str1指向了另外一个新对象！
而str2仍旧指向原来的对象。
上例中，当我们将str1的值改为"bcd"时，JVM发现在栈中没有存放该值的地址，便开辟了这个地址，并创建了一个新的对象，其字符串的值指向这个地址。
事实上，String类被设计成为不可改变（immutable）的类。
如果你要改变其值，可以，但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象，然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。
这个创建过程虽说是完全自动进行的，但它毕竟占用了更多的时间。
在对时间要求比较敏感的环境中，会带有一定的不良影响。
再修改原来代码：
复制内容到剪贴板代码:
Stringstr1="abc";
Stringstr2="abc";
str1="bcd";
Stringstr3=str1;
System.out.println（str3）;//bcd
Stringstr4="bcd";
System.out.println（str1==str4）;//true
str3这个对象的引用直接指向str1所指向的对象（注意，str3并没有创建新对象）。
当str1改完其值后，再创建一个String的引用str4，并指向因str1修改值而创建的新的对象。
可以发现，这回str4也没有创建新的对象，从而再次实现栈中数据的共享。
我们再接着看以下的代码。
复制内容到剪贴板代码:
Stringstr1=newString（"abc"）;
Stringstr2="abc";
System.out.println（str1==str2）;//false创建了两个引用。
创建了两个对象。
两个引用分别指向不同的两个对象。
Stringstr1="abc";
Stringstr2=newString（"abc"）;
System.out.println（str1==str2）;//false
创建了两个引用。
创建了两个对象。
两个引用分别指向不同的两个对象。
以上两段代码说明，只要是用new（）来新建对象的，都会在堆中创建，而且其字符串是单独存值的，即使与栈中的数据相同，也不会与栈中的数据共享。
6.数据类型包装类的值不可修改。
不仅仅是String类的值不可修改，所有的数据类型包装类都不能更改其内部的值。
7.结论与建议：
（1）我们在使用诸如Stringstr="abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了String类的对象str。
担心陷阱！
对象可能并没有被创建！
唯一可以肯定的是，指向String类的引用被创建了。
至于这个引用到底是否指向了一个新的对象，必须根据上下文来考虑，除非你通过new（）方法来显要地创建一个新的对象。
因此，更为准确的说法是，我们创建了一个指向String类的对象的引用变量str，这个对象引用变量指向了某个值为"abc"的String类。
清醒地认识到这一点对排除程序中难以发现的bug是很有帮助的。
（2）使用Stringstr="abc"；的方式，可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。
而对于Stringstr=newString（"abc"）；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。
这个思想应该是享元模式的思想，但JDK的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。
（3）当比较包装类里面的数值是否相等时，用equals（）方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==。
（4）由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。
java中堆栈（stack）和堆（heap）【转摘】
地址：
堆栈（stack）和堆（heap）
（１）内存分配的策略
按照编译原理的观点,程序运行时的内存分配有三种策略,分别是静态的,栈式的,和堆式的.
静态存储分配是指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间.这种分配策略要求程序代码中不允许有可变数据结构（比如可变数组）的存在,也不允许有嵌套或者递归的结构出现,因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求.
栈式存储分配也可称为动态存储分配,是由一个类似于堆栈的运行栈来实现的.和静态存储分配相反,在栈式存储方案中,程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中进入一个程序模块时,必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存.和我们在数据结构所熟知的栈一样,栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。
静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例.堆由大片的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放.
（２）堆和栈的比较
上面的定义从编译原理的教材中总结而来,除静态存储分配之外,都显得很呆板和难以理解,下面撇开静态存储分配,集中比较堆和栈:
从堆和栈的功能和作用来通俗的比较,堆主要用来存放对象的，栈主要是用来执行程序的.而这种不同又主要是由于堆和栈的特点决定的:
在编程中，例如C/C++中，所有的方法调用都是通过栈来进行的,所有的局部变量,形式参数都是从栈中分配内存空间的。
实际上也不是什么分配,只是从栈顶向上用就行,就好像工厂中的传送带（conveyorbelt）一样,StackPointer会自动指引你到放东西的位置,你所要做的只是把东西放下来就行.退出函数的时候，修改栈指针就可以把栈中的内容销毁.这样的模式速度最快,当然要用来运行程序了.需要注意的是,在分配的时候,比如为一个即将要调用的程序模块分配数据区时,应事先知道这个数据区的大小,也就说是虽然分配是在程序运行时进行的,但是分配的大小多少是确定的,不变的,而这个"大小多少"是在编译时确定的,不是在运行时.
堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，由于从操作系统管理的内存分配,所以在分配和销毁时都要占用时间，因此用堆的效率非常低.但是堆的优点在于,编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间,因此,用堆保存数据时会得到更大的灵活性。
事实上,面向对象的多态性,堆内存分配是必不可少的,因为多态变量所需的存储空间只有在运行时创建了对象之后才能确定.在C++中，要求创建一个对象时，只需用new命令编制相关的代码即可。
执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存.当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价:
在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间！
这也正是导致我们刚才所说的效率低的原因,看来列宁同志说的好,人的优点往往也是人的缺点,人的缺点往往也是人的优点（晕~）.
（３）JVM中的堆和栈
JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。
堆栈以帧为单位保存线程的状态。
JVM对堆栈只进行两种操作:
以帧为单位的压栈和出栈操作。
我们知道,某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法.我们可能不知道,当前方法使用的帧称为当前帧。
当线程激活一个Java方法,JVM就会在线程的Java堆栈里新压入一个帧。
这个帧自然成为了当前帧.在此方法执行期间,这个帧将用来保存参数,局部变量,中间计算过程和其他数据.这个帧在这里和编译原理中的活动纪录的概念是差不多的.
从Java的这种分配机制来看,堆栈又可以这样理解:
堆栈（Stack）是操作系统在建立某个进程时或者线程（在支持多线程的操作系统中是线程）为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。
每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每一个实例唯一对应一个堆。
应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程共享.跟C/C++不同，Java中分配堆内存是自动初始化的。
Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在堆栈中分配,也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在堆中分配的内存实际建立这个对象，而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针（引用）而已。
static、final修饰符、内部类和Java内存分配
static修饰符
static修饰符能够与属性、方法和内部类一起使用，表示静态的。
类中的静态变量和静态方法能够与类名一起使用，不需要创建一个类的对象来访问该类的静态成员，所以，static修饰的变量又称作“类变量”。
static属性的内存分配
一个类中，一个static变量只会有一个内存空间，虽然有多个类实例，但这些类实例中的这个static变量会共享同一个内存空间。
static的变量是在类装载的时候就会被初始化，即，只要类被装载，不管是否使用了static变量，都会被初始化。
static的基本规则
·一个类的静态方法只能访问静态属性
·一个类的静态方法不能直接调用非静态方法
·如访问控制权限允许，static属性和方法可以使用类名加“.”的方式调用，也可以使用实例加“.”的方式调用
·静态方法中不存在当前对象，因而不能使用this，也不能使用super
·静态方法不能被非静态方法覆盖
·构造方法不允许声明为static的
注，非静态变量只限于实例，并只能通过实例引用被访问。
静态初始器——静态块
静态初始器是一个存在与类中方法外面的静态块，仅仅在类装载的时候执行一次，通常用来初始化静态的类属性。
final修饰符
在Java声明类、属性和方法时，可以使用关键字final来修饰，final所标记的成分具有终态的特征，表示最终的意思。
final的具体规则
·final标记的类不能被继承
·final标记的方法不能被子类重写
·final标记的变量（成员变量或局部变量）即成为常量，只能赋值一次
·final标记的成员变量必须在声明的同时赋值，如果在声明的时候没有赋值，那么只有一次赋值的机会，而且只能在构造方法中显式赋值，然后才能使用
·final标记的局部变量可以只声明不赋值，然后再进行一次性的赋值
·final一般用于标记那些通用性的功能、实现方式或取值不能随意被改变的成分，以避免被误用
如果将引用类型（即，任何类的类型）的变量标记为final，那么，该变量不能指向任何其它对象，但可以改变对象的内容，因为只有引用本身是final的。
内部类
在一个类（或方法、语句块）的内部定义另一个类，后者称为内部类，有时也称为嵌套类。
内部类的特点
·内部类可以体现逻辑上的从属关系，同时对于其它类可以控制内部类对外不可见等
·外部类的成员变量作用域是整个外部类，包括内部类，但外部类不能访问内部类的private成员
·逻辑上相关的类可以在一起，可以有效地实现信息隐藏
·内部类可以直接访问外部类的成员，可以用此实现多继承
·编译后，内部类也被编译为单独的类，名称为outclass$inclass的形式
内部类可以分为四种
·类级：
成员式，有static修饰
·对象级：
成员式，普通，无static修饰
·本地内部类：
局部式
·匿名级：
局部式
成员式内部类的基本规则
·可以有各种修饰符，可以用4种权限、static、final、abstract定义
·若有static限定，就为类级，否则为对象级。
类级可以通过外部类直接访问，对象级需要先生成外部的对象后才能访问
·内外部类不能同名
·非静态内部类中不能声明任何static成员
·内部类可以互相调用
成员式内部类的访问
内部类访问外层类对象的成员时，语法为：
外层类名.this.属性
使用内部类时，由外部类对象加“.new”操作符调用内部类的构造方法，创建内部类的对象。
在另一个外部类中使用非静态内部类中定义的方法时，要先创建外部类的对象，再创建与外部类相关的内部类的对象，再调用内部类的方法。
static内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可以直接创建。
由于内部类可以直接访问其外部类的成分，因此，当内部类与其外部类中存在同名属性或方法时，也将导致命名冲突。
所以，在多层调用时要指明。
本地类是定义在代码块中的类，只在定义它们的代码块中可见。
本地类有以下几个重要特性：
·仅在定义了它们的代码块中可见
·可以使用定义它们的代码块中的任何本地final变量（注：
本地类（也可以是局部内部类/匿名内部类等等）使用外部类的变量，原意是希望这个变量在本地类中的对象和在外部类中的这个变量对象是一致的，但如果这个变量不是final定义，它有可能在外部被修改，从而导致内外部类的变量对象状态不一致，因此，这类变量必须在外部类中加final前缀定义）
·本地类不可以是static的，里边也不能定义static成员
·本地类不可以用public、private、protected修饰，只能使用缺省的
·本地类可以是abstract的
匿名内部类是本地内部类的一种特殊形式，即，没有类名的内部类，而且具体的类实现会写在这个内部类里。
匿名类的规则
·匿名类没有构造方法
·匿名类不能定义静态的成员
·匿名类不能用4种权限、static、final、abstract修饰
·只可以创建一个匿名类实例
Java的内存分配
Java程序运行时的内存结构分成：
方法区、栈内存、堆内存、本地方法栈几种。
方法区存放装载的类数据信息，包括：
·基本信息：
每个类的全限定名、每个类的直接超类的全限定名、该类是类还是接口、该类型的访问修饰符、直接超接口的全限定名的有序列表。
·每个已装载类的详细信息：
运行时常量池、字段信息、方法信息、静态变量、到类classloader的引用、到类class的引用。
栈内存
Java栈内存由局部变量区、操作数栈、帧数据区组成，以帧的形式存放本地方法的调用状态（包括方法调用的参数、局部变量、中间结果……）。
堆内存
堆内存用来存放由new创建的对象和数组。
在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。
本地方法栈内存
Java通过Java本地接口JNI（JavaNativeInterface）来调用其它语言编写的程序，在Java里面用native修饰符来描述一个方法是本地方法。
String的内存分配
String是一个特殊的包装类数据，由于String类的值不可变性，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer或StringBuilder类，以提高程序效率。
Java内存分配、管理小结
转自:
首先是概念层面的几个问题：
∙Java中运行时内存结构有哪几种？
∙Java中为什么要设计堆栈分离?
∙Java多线程中是如何实现数据共享的？
∙Java反射的基础是什么？
然后是运用层面:
∙引用类型变量和对象的区别？
∙什么情况下用局部变量，什么情况下用成员变量？
数组如何初始化？
声明一个数组的过程中，如何分配内存？
∙声明基本类型数组和声明引用类型的数组，初始化时，内存分配机制有什么区？
∙在什么情况下，我们的方法设计为静态化，为什么
Java中运行时内存结构
1.1方法区：
方法区是系统分配的一个内存逻辑区域，是JVM在装载类文件时，用于存储类型信息的（类的描述信息）。
方法区存放的信息包括：
1.1.1类的基本信息：
1.每个类的全限定名
2.每个类的直接超类的全限定名（可约束类型转换）
3.该类是类还是接口
4.该类型的访问修饰符
5.直接超接口的全限定名的有序列表
1.1.2已装载类的详细信息：
1.运行时常量池：
在方法区中，每个类型都对应一个常量池，存放该类型所用到的所有常量，常量池中存储了诸如文字字符串、final变量值、类名和方法名常量。
它们以数组形式通过索引被访问，是外
升级会员 