面向对象Java开发——对象的内存原理和内存图
面向对象Java开发——对象的内存原理和内存图
在使用Java开发时，面向对象是重点和难点，而要理解面向对象的问题，最重要的还是要搞清楚其在内存中的原理和内存图，本文记录了Java对象在内存中的情况，包括this，基本数据类型和引用数据类型以及局部变量和成员变量的原理。
目录
预备知识
JVM虚拟机在整个计算机中占用一块内存，并且在内存中分为五个部分来各司其职：
重点是栈、堆和方法区：
当程序运行一个类，其字节码文件就会加载到方法区进行存储，方法区原本是和堆空间在一起，而从JDK8开始，取消方法区，新增元空间。把原来方法区的多种功能进行拆分，有的功能放到了堆中，有的功能放到了元空间中。如今，加载字节码的功能归给元空间了。
当运行一个类时，这个类的字节码文件就会加载到方法区中临时存储。当方法被调用就要进栈，执行完就要出栈，而new出来的东西都会在堆内存。
一、一个对象的内存图
创建一个对象，要经历以下7个步骤
- 加载class文件
- 申明局部变量
- 在堆内存中开辟一个空间
- 默认初始化
- 显示初始化
- 构造方法初始化
- 将堆内存中的地址值赋值给左边的局部变量
比如说运行代码student s = new student() ，图中所做的事是：在这里呢有一个很简单的student类，这个里面有两个属性，一个是name，一个是age，在这个里面还有一个study()的成员方法。我们在测试类当中需要创建对象，测试类的名字叫做test student，首先创建了它的对象，然后打印s，再用s调用其中的name跟age并进行打印，在对name跟age进行了赋值，赋完值之后再获取并打印，最后调用study()。
内存会做这几件事件事。
- step1：先加载class文件，在方法区里面，会把student.class加载到其中临时存储，，它会有student这个类的所有信息，比如说所有的成员变量，成员方法。
- step2：声明局部变量，就是在创建对象等号s的这个代码，栈内会开辟了一个空间，名字就叫做s，这个空间之后能存储student这个类对象的地址值。
- step3：在堆内存当中去开辟了一个空间，也就是在创建对象等号右边new student()，那此时来看堆，只要有new，就是在堆里面去开辟了个小空间，而堆里面的这些空间是有地址值的，假设这块空间的地址值是001，它就会把student这个类里面所有的成员变量都拿过来拷贝一份，还会有所有成员方法的地址，存储方法的地址，为了以后用对象调方法的时候能找到对应的方法。
- step4：看到图中堆内，name初始值为null，age初始值为0。
- step5：比如如果是定义类的时候直接String name="xxx"; int age=23;便需要显示初始化，也就是如果有这一步，便会覆盖默认初始化的值
- step6：构造方法初始化，看到在代码当中啊，小括号里面什么都没写，就表示现在调用的是空参构造，而空参构造里面也没有写代码，所以说构造方法初始化也可以忽略。但是如果用的是有参构造来创建对象，那么现在name和age就会有值了。
- step7：把栈内存中分配的地址值001，赋值给栈内存中的局部变量s
因此之后如果调用方法println(s)就会打印储存的地址值，println(s.name,s.age)就打印地址值对应的空间内的值。再赋值也是把"阿强" 和 23赋值给堆内存中成员变量。如果调用成员方法s.study()就会由堆内存储存的地址值再找到方法区对应的方法，并加载进栈内存。
study()和main()执行完便会出栈，main()中的变量也会消失，而没有变量指向的堆内存空间也会被消失，也就是清除了。
二、多个对象的内存图
同理，如果要处理不止一个对象，那么也来举个例子，比如说有两个对象，只要出现new，就说明要创建一个对象，在堆空间内开辟块空间，创建几个就开辟几块，且相互独立。
首先类加载进方法区。同上一样创建第一个对象student s1=new student()，接着打印对象，对age和name进行赋值，赋完值之后获取name，age，再用第一个对象去调用study()。接着创建了第二个对象进行了一遍相同的操作。其实很简单，就是把刚刚的一个对象重复了两次而已。
内存中的步骤也是：
- 测试类的字节码文件要被加载到方法区当中，其main()方法也会临时存储
- 虚拟机要调用main()方法，所以main()进栈
- 执行第一行student s1=new student()，左边的s1声明空间，等号右边有new关键字就是在堆里面开辟了一个小空间，其内会有所有成员变量的值，所有的成员方法的地值引用。对于成员变量会有默认初始化，显示初始化，构造方法初始化，再会把一个空间的地址001赋值给了左边的S1，那么S1就可以通过001找到了右边的对象的这个空间
- name和age的默认初始值是null和0，方法中进行赋值为阿强和23
- 调用study()方法，则方法进栈，调用完后方法出栈
- 接着相同步骤创建s2
注意
第二次创建对象class文件是否还要再加载一次？答案是不需要，因为class文件已经加载过了。所以说我第二次在创建对象的时候，class文件就不需要再加载了，直接用就可以了。
在s2的study()也调用完出栈后，没有可执行的语句，所以main()方法出栈，变量s1和s2也没有了，所以堆空间内的也会销毁。
三、两个引用指向同一个对象内存图
还是使用与上面相同的例子，但在这次第二个对象并没有new出来，而是把stu1这个变量里面记录的东西赋值给了stu2。在内存当中是这样的，首先会去声明一个stu2的小空间，这个空间也能存储student这个类对象的地址值，那你说这个空间里面存的是stu1这个里面记录的001赋值给了stu2，stu2记录的其实也就是001，也能通过001也能找到堆内存的空间，相当于就是两个变量都指向了同一个对象。
之后运行stu1=null 和 stu2=null就会分别让两个变量变为空指针，无法再打印堆内存储的值了。
四、this的内存原理
比如method()中第一个打印方法，会触发就近原则，便会打印局部变量的age，但要想使用成员变量的age就应在前面加上this. 那么this在内存中的原理可以从下图中看到
堆内存创建了对象，把001这个地址值赋值给栈中左边的变量s，method()是被s调用的，所以说方法里面记录的调用者的地址值就是001，那么this记录的也是001，这就是this的本质，它就是代表方法调用者的地址值。当前的方法是s调用的，s和this代表的都是地址值001。
五、基本数据类型和引用数据类型的区别
基本数据类型
- 整数类型
- 浮点数类型
- 布尔类型
- 字符类型
引用数据类型：除了上边的其他所有类型。
它们的本质区别在于：基本数据类型就是在内存空间储存真实的数据值，真实的存在栈中而与其他的空间没有关系。
而在代码中创建的对象都是引用数据类型，栈中存储的只是一个地址值，而对象真实的值是存储在堆内存中的。因此引用就可以理解为使用其他空间中存储的值。同理数组也是，栈内存储数组的地址值，真实值则是在堆内存中存储。
六、局部变量和成员变量的区别
成员变量：类中方法外的变量
局部变量：方法中的变量
具体区别如下表
在内存当中，可以看到变量a在栈内的方法中，而name、age都是在堆内存为对象开辟的空间中。方法出栈，变量a自然也就销毁。而没有方法出栈，对象不再被调用，自然堆内存中存储的name和age也就都被销毁了。
