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三分鐘理解Java中字串(String)的儲存和賦值原理

可能很多java的初學者對String的儲存和賦值有迷惑,以下是一個很簡單的測試用例,你只需要花幾分鐘時間便可理解。

1.在看例子之前,確保你理解以下幾個術語:

:由JVM分配區域,用於儲存執行緒執行的動作和資料引用。棧是一個執行的單位,Java中一個執行緒就會相應有一個執行緒棧與之對應。

:由JVM分配的,用於儲存物件等資料的區域。

常量池:在編譯的階段,在堆中分配出來的一塊儲存區域,用於儲存顯式的String,float或者integer.例如String str="abc"; abc這個字串是顯式宣告,所以儲存在常量池。

2.看這個例子,用JDK5+junit4.5寫的例子,完全通過測試

importstatic org.junit.Assert.assertNotSame;
importstatic org.junit.Assert.assertSame;

import org.junit.Test;

/**
 * 
@author Heis
 *
 
*/publicclass StringTest{

    @Test
    
publicvoid testTheSameReference1(){
        String str1
="abc";
        String str2
="abc";
        String str3
="ab"+"c";
        String str4
=new String(str2);
        
        
//str1和str2引用自常量池裡的同一個string物件        assertSame(str1,str2);
        
//str3通過編譯優化,與str1引用自同一個物件        assertSame(str1,str3);
        
//str4因為是在堆中重新分配的另一個物件,所以它的引用與str1不同        assertNotSame(str1,str4);
    }
    

}

  • 第一個斷言很好理解,因為在編譯的時候,"abc"被儲存在常量池中,str1和str2的引用都是指向常量池中的"abc"。所以str1和str2引用是相同的。
  • 第二個斷言是由於編譯器做了優化,編譯器會先把字串拼接,再在常量池中查詢這個字串是否存在,如果存在,則讓變數直接引用該字串。所以str1和str3引用也是相同的。
  • str4的物件不是顯式賦值的,編譯器會在堆中重新分配一個區域來儲存它的物件資料。所以str1和str4的引用是不一樣的。

                                                               

另一種說法,求大神指點

JVM記憶體分四種:

1、棧區(stacksegment)—由編譯器自動分配釋放,存放函式的引數值,區域性變數的值等,具體方法執行結束之後,系統自動釋放JVM記憶體資源

2、堆區(heapsegment)—一般由程式設計師分配釋放,存放由new建立的物件和陣列,jvm不定時檢視這個物件,如果沒有引用指向這個物件就回收

3、靜態區(datasegment)—存放全域性變數靜態變數字串常量,不釋放

4、程式碼區(codesegment)—存放程式中方法的二進位制程式碼,而且是多個物件共享一個程式碼空間區域

在方法(程式碼塊)中定義一個變數時,java就在棧中為這個變數分配JVM記憶體空間,當超過變數的作用域後,java會自動釋放掉為該變數所分配的JVM記憶體空間;在堆中分配的JVM記憶體由java虛擬機器的自動垃圾回收器來管理,堆的優勢是可以動態分配JVM記憶體大小,生存期也不必事先告訴編譯器,因為它是在執行時動態分配JVM記憶體的。缺點就是要在執行時動態分配JVM記憶體,存取速度較慢;棧的優勢是存取速度比堆要快,缺點是存在棧中的資料大小與生存期必須是確定的無靈活性。

◆java堆由Perm區和Heap區組成,Heap區則由Old區和New區組成,而New區又分為Eden區,From區,To區,Heap={Old+NEW={Eden,From,To}},見圖1所示。

Heap區分兩大塊,一塊是NEWGeneration,另一塊是OldGeneration.在NewGeneration中,有一個叫Eden的空間,主要是用來存放新生的物件,還有兩個SurvivorSpaces(from,to),它們用來存放每次垃圾回收後存活下來的物件。在OldGeneration中,主要存放應用程式中生命週期長的JVM記憶體物件,還有個PermanentGeneration,主要用來放JVM自己的反射物件,比如類物件和方法物件等。

在NewGeneration塊中,垃圾回收一般用Copying的演算法,速度快。每次GC的時候,存活下來的物件首先由Eden拷貝到某個SurvivorSpace,當SurvivorSpace空間滿了後,剩下的live物件就被直接拷貝到OldGeneration中去。因此,每次GC後,EdenJVM記憶體塊會被清空。在OldGeneration塊中,垃圾回收一般用mark-compact的演算法,速度慢些,但減少JVM記憶體要求.

垃圾回收分多級,0級為全部(Full)的垃圾回收,會回收OLD段中的垃圾;1級或以上為部分垃圾回收,只會回收NEW中的垃圾,JVM記憶體溢位通常發生於OLD段或Perm段垃圾回收後,仍然無JVM記憶體空間容納新的Java物件的情況。

JVM呼叫GC的頻度還是很高的,主要兩種情況下進行垃圾回收:當應用程式執行緒空閒;另一個是JVM記憶體堆不足時,會不斷呼叫GC,若連續回收都解決不了JVM記憶體堆不足的問題時,就會報outofmemory錯誤。因為這個異常根據系統執行環境決定,所以無法預期它何時出現。

根據GC的機制,程式的執行會引起系統執行環境的變化,增加GC的觸發機會。為了避免這些問題,程式的設計和編寫就應避免垃圾物件的JVM記憶體佔用和GC的開銷。顯示呼叫System.GC()只能建議JVM需要在JVM記憶體中對垃圾物件進行回收,但不是必須馬上回收,一個是並不能解決JVM記憶體資源耗空的局面,另外也會增加GC的消耗。

◆當一個URL被訪問時,JVM記憶體區域申請過程如下:

A.JVM會試圖為相關Java物件在Eden中初始化一塊JVM記憶體區域

B.當Eden空間足夠時,JVM記憶體申請結束。否則到下一步

C.JVM試圖釋放在Eden中所有不活躍的物件(這屬於1或更高階的垃圾回收),釋放後若Eden空間仍然不足以放入新物件,則試圖將部分Eden中活躍物件放入Survivor區

D.Survivor區被用來作為Eden及OLD的中間交換區域,當OLD區空間足夠時,Survivor區的物件會被移到Old區,否則會被保留在Survivor區

E.當OLD區空間不夠時,JVM會在OLD區進行完全的垃圾收集(0級)

F.完全垃圾收集後,若Survivor及OLD區仍然無法存放從Eden複製過來的部分物件,導致JVM無法在Eden區為新物件建立JVM記憶體區域,則出現"outofmemory錯誤"


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