Java中的JVM基礎(chǔ):數(shù)據(jù)類型和堆棧
來源:易賢網(wǎng) 閱讀:611 次 日期:2015-04-10 14:13:35
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數(shù)據(jù)類型

Java虛擬機(jī)中,數(shù)據(jù)類型可以分為兩類:基本類型和引用類型?;绢愋偷淖兞勘4嬖贾?,即:他代表的值就是數(shù)值本身;而引用類型的變量保存引用值?!耙弥怠贝砹四硞€對象的引用,而不是對象本身,對象本身存放在這個引用值所表示的地址的位置。

基本類型包括:byte, short, int, long, char, float, double, Boolean, returnAddress

引用類型包括:類類型,接口類型和數(shù)組。

堆與棧

堆和棧是程序運(yùn)行的關(guān)鍵,很有必要把他們的關(guān)系說清楚。

棧是運(yùn)行時的單位,而堆是存儲的單位。

棧解決程序的運(yùn)行問題,即程序如何執(zhí)行,或者說如何處理數(shù)據(jù);堆解決的是數(shù)據(jù)存儲的問題,即數(shù)據(jù)怎么放、放在哪兒。

在Java中一個線程就會相應(yīng)有一個線程棧與之對應(yīng),這點很容易理解,因為不同的線程執(zhí)行邏輯有所不同,因此需要一個獨立的線程棧。而堆則是所有 線程共享的。棧因為是運(yùn)行單位,因此里面存儲的信息都是跟當(dāng)前線程(或程序)相關(guān)信息的。包括局部變量、程序運(yùn)行狀態(tài)、方法返回值等等;而堆只負(fù)責(zé)存儲對 象信息。

為什么要把堆和棧區(qū)分出來呢?棧中不是也可以存儲數(shù)據(jù)嗎?

第一,從軟件設(shè)計的角度看,棧代表了處理邏輯,而堆代表了數(shù)據(jù)。這樣分開,使得處理邏輯更為清晰。分而治之的思想。這種隔離、模塊化的思想在軟件設(shè)計的方方面面都有體現(xiàn)。

第二,堆與棧的分離,使得堆中的內(nèi)容可以被多個棧共享(也可以理解為多個線程訪問同一個對象)。這種共享的收益是很多的。一方面這種共享提供了一種有效的數(shù)據(jù)交互方式(如:共享內(nèi)存),另一方面,堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問,節(jié)省了空間。

第三,棧因為運(yùn)行時的需要,比如保存系統(tǒng)運(yùn)行的上下文,需要進(jìn)行地址段的劃分。由于棧只能向上增長,因此就會限制住棧存儲內(nèi)容的能力。而堆不同,堆中的對象是可以根據(jù)需要動態(tài)增長的,因此棧和堆的拆分,使得動態(tài)增長成為可能,相應(yīng)棧中只需記錄堆中的一個地址即可。

第四,面向?qū)ο缶褪嵌押蜅5耐昝澜Y(jié)合。其實,面向?qū)ο蠓绞降某绦蚺c以前結(jié)構(gòu)化的程序在執(zhí)行上沒有任何區(qū)別。但是,面向?qū)ο蟮囊?,使得對待問題的 思考方式發(fā)生了改變,而更接近于自然方式的思考。當(dāng)我們把對象拆開,你會發(fā)現(xiàn),對象的屬性其實就是數(shù)據(jù),存放在堆中;而對象的行為(方法),就是運(yùn)行邏 輯,放在棧中。我們在編寫對象的時候,其實即編寫了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),也編寫的處理數(shù)據(jù)的邏輯。不得不承認(rèn),面向?qū)ο蟮脑O(shè)計,確實很美。

在Java中,Main函數(shù)就是棧的起始點,也是程序的起始點。

程序要運(yùn)行總是有一個起點的。同C語言一樣,java中的Main就是那個起點。無論什么java程序,找到main就找到了程序執(zhí)行的入口:)

堆中存什么?棧中存什么?

堆中存的是對象。棧中存的是基本數(shù)據(jù)類型和堆中對象的引用。一個對象的大小是不可估計的,或者說是可以動態(tài)變化的,但是在棧中,一個對象只對應(yīng)了一個4btye的引用(堆棧分離的好處:))。

為什么不把基本類型放堆中呢?因為其占用的空間一般是1~8個字節(jié)——需要空間比較少,而且因為是基本類型,所以不會出現(xiàn)動態(tài)增長的情況——長度 固定,因此棧中存儲就夠了,如果把他存在堆中是沒有什么意義的(還會浪費空間,后面說明)??梢赃@么說,基本類型和對象的引用都是存放在棧中,而且都是幾 個字節(jié)的一個數(shù),因此在程序運(yùn)行時,他們的處理方式是統(tǒng)一的。但是基本類型、對象引用和對象本身就有所區(qū)別了,因為一個是棧中的數(shù)據(jù)一個是堆中的數(shù)據(jù)。最 常見的一個問題就是,Java中參數(shù)傳遞時的問題。

Java中的參數(shù)傳遞時傳值呢?還是傳引用?

要說明這個問題,先要明確兩點:

1. 不要試圖與C進(jìn)行類比,Java中沒有指針的概念

2. 程序運(yùn)行永遠(yuǎn)都是在棧中進(jìn)行的,因而參數(shù)傳遞時,只存在傳遞基本類型和對象引用的問題。不會直接傳對象本身。

明確以上兩點后。Java在方法調(diào)用傳遞參數(shù)時,因為沒有指針,所以它都是進(jìn)行傳值調(diào)用(這點可以參考C的傳值調(diào)用)。因此,很多書里面都說Java是進(jìn)行傳值調(diào)用,這點沒有問題,而且也簡化的C中復(fù)雜性。

但是傳引用的錯覺是如何造成的呢?在運(yùn)行棧中,基本類型和引用的處理是一樣的,都是傳值,所以,如果是傳引用的方法調(diào)用,也同時可以理解為“傳引 用值”的傳值調(diào)用,即引用的處理跟基本類型是完全一樣的。但是當(dāng)進(jìn)入被調(diào)用方法時,被傳遞的這個引用的值,被程序解釋(或者查找)到堆中的對象,這個時候 才對應(yīng)到真正的對象。如果此時進(jìn)行修改,修改的是引用對應(yīng)的對象,而不是引用本身,即:修改的是堆中的數(shù)據(jù)。所以這個修改是可以保持的了。

對象,從某種意義上說,是由基本類型組成的。可以把一個對象看作為一棵樹,對象的屬性如果還是對象,則還是一顆樹(即非葉子節(jié)點),基本類型則為 樹的葉子節(jié)點。程序參數(shù)傳遞時,被傳遞的值本身都是不能進(jìn)行修改的,但是,如果這個值是一個非葉子節(jié)點(即一個對象引用),則可以修改這個節(jié)點下面的所有 內(nèi)容。

堆和棧中,棧是程序運(yùn)行最根本的東西。程序運(yùn)行可以沒有堆,但是不能沒有棧。而堆是為棧進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲服務(wù),說白了堆就是一塊共享的內(nèi)存。不過,正是因為堆和棧的分離的思想,才使得Java的垃圾回收成為可能。

Java中,棧的大小通過-Xss來設(shè)置,當(dāng)棧中存儲數(shù)據(jù)比較多時,需要適當(dāng)調(diào)大這個值,否則會出現(xiàn)java.lang.StackOverflowError異常。常見的出現(xiàn)這個異常的是無法返回的遞歸,因為此時棧中保存的信息都是方法返回的記錄點。

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