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Java 記憶體分析(程式例項),學會分析記憶體,走遍天下都不怕!!!

相信大多數的java初學者都會有這種經歷:碰到一段程式碼的時候,不知該從何下手分析,不知道這段程式碼到底是怎麼執行最後得到結果的..... 等等吧,很多讓人頭疼的問題,作為一名合格的程式設計師呢,遇到問題一定要思路清晰,不要將錯就錯,矇混過關,這一點很重要!
鑑於筆者最近惡補了java基礎,在這兒給大家總結了一些java程式碼記憶體分析的經驗,希望可以對家有所幫助。
在分析記憶體之前呢,通過這個圖讓大家明白計算機是怎麼處理一個程式的。

簡單總結一下:1.計算機首先從硬碟拿到程式,載入(load)到記憶體區
2.作業系統找到main方法開始執行
3.執行程式碼過程中的記憶體管理:
記憶體中分四塊:分別是heap(堆)、stack(棧)、data segment
(資料區)、code segmen(程式碼區),各個區所儲存的內容圖中已
標註。

接下來,
給大家舉幾個例子程式,分別進行記憶體分析

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程式一:

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public class Person {

	static int id;
	static int age;
	
	Person(int _id, int _age) {
		id = _id;
		age = _age;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Person tom = new Person(1,25);
		System.out.println("id= " + id + " age= " + age);

	}

}

記憶體分析圖:

第一步:從main方法入手,首先看到要實現一個Person類物件,該物件的名字是tom,則在stack中立馬分配出一塊空間用來存tom這個物件名,它指向heap中的Person物件(上文提到heap中儲存new出來的東西)

注:圖中區域性變數tom的內容為xxx,xxx實際為Person物件在堆中的地址,在此處用xxx
代替。

第二步:呼叫Person中的構造方法,此時定義了兩個區域性變數(要儲存到stack中)_id和_age,則立馬在stack中分配兩塊空間用於儲存這兩個區域性變數,接下來把1和25分別傳給這兩個變數

第三步:執行id=_id; age=_age;這兩句,把_id和_age的值傳給Person物件

第四步:區域性變數_id和_age消失(java的垃圾回收機制)

到此完成Person物件的建立,執行輸出語句,程式執行結束。

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程式二:super引用,動態繫結及多型

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說到多型,就先給大家鞏固一下動態繫結和多型的概念吧:
動態繫結:在執行期間(非編譯期間)判斷所引用物件的實際型別,根據其實際的型別呼叫其相應的方法。
簡單的來說,動態繫結就是根據實際new的物件所屬的類呼叫方法,幫助程式的擴充套件性達到極致。
多型的話,要知道多型產生的三個條件:
1.有繼承
2.有重寫
3.父類引用指向子類物件

//abstract 關鍵字 ---> 抽象類,抽象類一定被繼承,抽象方法一定被重寫
class Animal { //可以這樣宣告  absrtact class Animal
	private String name;
	Animal(String name) {  
		this.name = name;
	}
	
	public void enjoy() {  
		System.out.println("叫聲...");
	}
}

class Cat extends Animal{
	private String eyescolor;
	
	Cat(String n,String c) {
		super(n);
		eyescolor = c;
	}
	public void enjoy() {
		System.out.println("貓叫聲....");
	}
}

class Dog extends Animal {
	private String furCorlor;

	Dog(String n, String f) {
		super(n);
		furCorlor = f;
	}

	public void enjoy() {
		System.out.println("狗叫聲...");
	}
}

class Lady {
	private String name;
	private Animal pet;

	Lady(String name, Animal pet) {
		this.name = name;
		this.pet = pet;
	}

	public void petEnjoy() {
		pet.enjoy();
	}
}
public class TestAnimal {
	public static void main(String[] args) {
		Cat c = new Cat("catname","blue");
		Dog d = new Dog("dogname","black");
		c.enjoy();
		d.enjoy();

		Lady l1 = new Lady("l1",c);
		Lady l2 = new Lady("l2",d);
		l1.petEnjoy();
		l2.petEnjoy();
	}
}

記憶體分析圖:
老樣子,從main方法入手:

第一步,Cat c = new Cat("catname","blue");

當你new一個子類物件出來的時候,其內部就已經包含父類物件,並且該子類物件的super引用會指向其父類物件。
此處分兩小步給大家說明:(stack中區域性變數的產生過程不再贅述,可參考程式一)
(1)new出來的Cat物件中包含Animal物件,Animal物件有一個成員變數name,自動初始化為null,C物件有一個成員變數eyescolor,自動初始化為null。

(2)傳“catname”和“blue”這兩個引數,“blue”直接賦值給eyescolor,而“catname”傳進去後,通過super(n)方法,呼叫其父類物件的構造方法,使name值等於“catname”

第二步,Dog d = new Dog("dogname","black");

記憶體分析同第一步(此處省略)

第三步,c.enjoy(); d.enjoy();

此時,c指向的是Cat物件,但是Cat物件中包含其父類Animal物件,這兩個物件都含有enjoy()方法,那麼應該呼叫哪一個呢?這就涉及到了java的動態繫結機制了,你new出來的物件實際是Cat物件,那麼就呼叫Cat物件的方法,而不是呼叫Animal物件的enjoy()方法;同理,d.enjoy()呼叫的是Dog物件的enjoy()方法。
所以,輸出結果為
第四步,Lady l1 = new Lady("l1",c);
Lady l2 = new Lady("l2",d);

記憶體分析圖:
此處Animl的引用pet指向了其子類物件c,也就是上文提到的“父類引用指向子類物件”,並且,有繼承、有重寫,這就是多型。
每一個創建出來的物件都有this引用,指向他自身

第五步, l1.petEnjoy();
l2.petEnjoy();

呼叫Lady的petEnjoy()方法,輸出對應資訊,最終輸出結果為

程式三:陣列

3.1 一維陣列

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Date[] days = new Date[3];
		for(int i=0;i<3;i++) {
			days[i] = new Date(2020,4,i+1);
		}
	}  
}
class Date {
	int year,month,day;
	Date(int y, int m, int d) {
		year = y;
		month = m;
		day = d;
	}
}

記憶體分析圖

days指向堆中的一個數組,該陣列中存放的是每一個Date物件的地址,每一個地址指向一個Date物件。(詳細賦值過程可參考程式一)

3.2 二維陣列
二維陣列實際上是一維陣列的陣列

public class Array {
	public static void main(String[] args) {
		int[][] a = new int[][] {
			{1,2,3},
			{4,5,6},
			{7,8,9}
		};
		
	}
}

記憶體分析圖
棧空間中a指向一個一維陣列,該陣列每塊區域存放的是int型陣列的地址。

筆者創作初期,如有不當之處,望批評指正。