java 创建对象的内存图解 (通俗易懂)

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Cyan_RA9 发表于 2023/04/03 17:02:42 2023/04/03
【摘要】 Java 内存图解篇之创建对象的内存图解,非常详细,适合初学者!

目录

前言 : 

一、代码准备 : 

二、内存图解 : 

        ①加载含main类的字节码文件

        ②main进栈 

        ③执行main中代码         

        ④new关键字开始

        ⑤在堆中开辟空间

        ⑥默认初始化

        ⑦显式初始化

        ⑧构造器初始化 

         ⑨常量池

        ⑩new关键字结束        

        ⑩①成员方法的使用细节1

        ⑩②成员方法使用细节2

三、小结 :


前言 : 

        我们知道,Java内存分配的三大主要空间分别是 : ①栈空间,②堆空间,③方法区。但是,当我们实例化一个对象时,三大空间到底是如何配合的呢?今天就为大家带来Java创建对象的内存图解,尽力给大家讲得通俗、透彻一点。走起!

一、代码准备 : 

        我们以Phone类为准备实例化的类,以TestPhone类为测试类

        Phone类代码如下

package knowledge.constructor.memory;
public class Phone {
    //成员变量
    private int year = 1;               //手机使用年限
    private String brand = "Xiaomi";    //手机品牌 
    //空参构造
    public Phone() {
    }
    //带参构造
    public Phone(int year, String brand) {
        this.year = year;
        this.brand = brand;
    }
    
    //setter,getter方法
    public int getYear() {
        return year;
    }
    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }
    public String getBrand() {
        return brand;
    }
    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }
}

image.gif

        TestPhone类代码如下

package knowledge.constructor.memory;
public class TestPhone {
    public static void main(String[] args) {
        Phone pDemo = new Phone(2,"Huawei");
        System.out.println("品牌是:" + pDemo.getBrand());
        System.out.println("年限为:" + pDemo.getYear());
    }
}

image.gif

        输出结果: image.png

二、内存图解 : 

        (u‿ฺu)好滴,我们就以上面的代码为栗,给大家分析一下,在实例化Phone类对象时,内存中究竟发生了神马:

        ①加载含main类的字节码文件

                因为main() 函数是程序的唯一入口,因此,包含main函数的Phone类的字节码文件优先加载到方法区。如下图所示 : 

image.png

        ②main进栈 

                main函数进栈 ,如下图所示 :

image.png

        ③执行main中代码         

                开始执行main方法的第一行代码,从右向左执行,首先便遇到了new关键字,因为new关键字后面出现了Phone类,表示要实例化的是Phone类,而Phone类的字节码文件还没有加载到方法区,jvm不认识Phone,因此下一步是将Phone类的字节码文件加载到方法区(假设Phone类成员方法在方法区中的地址值为0x0088),如下图所示 : 

image.png

                注意,这张图右下角Phone类的字节码文件那里,应该是private String brand,不小心写错了😂,但是不影响理解,下张图就改过来了🙏。 

        ④new关键字开始

                Phone类的字节码文件加载到方法区之后,new关键字会在堆内存开辟空间给新的Phone类对象,假设Phone类对象在内存中的地址值为0x0011。如下图所示 :          

image.png

        ⑤在堆中开辟空间

                根据Phone类的字节码文件,在堆中分配的这块内存空间会被分成三部分分别是属性值year,brand,和Phone类的成员方法,Phone类的成员方法部分其实是成员方法在方法区中的地址值,将来如果对象调用成员方法,可以通过这个地址值找到方法区中的成员方法。如下图所示 : 

image.png

        ⑥默认初始化

                 对对象的属性值进行第一次初始化 : 默认初始化。对应于Phone类中,year是int类型默认值0;brand是String类型默认值null,如下图 : 

image.png

        ⑦显式初始化

                因为我们在定义Phone类时,对year和brand分别赋了初值,因此默认初始化之后,要进行第二次初始化 : 显式初始化。(如果类中没有对属性赋初值,没有这一步骤),如下图所示:

image.png 

        ⑧构造器初始化 

                 创建一个对象,需要构造器来进行构造器初始化,因为我们调用的是Phone类的带参构造,因此要进行第三次初始化 : 构造器初始化。即将属性值更改为调用带参构造时传入的形参

image.png    

         ⑨常量池

                 这里的字符串常量"Huawei",在常量池中,也有自己的地址,调用模式类似于成员方法。brand属性这里其实保存的是"Huawei"在常量池中的地址值,如下图所示 : 

image.png     

        ⑩new关键字结束        

                 最后,把对象的地址值返回给pDemo引用就可以了,如下图所示 :

image.png

                到这里new关键字的任务就算是完成了,当我们通过"对象." 的形式来调用时,实质就是通过引用pDemo指向的堆内存中对象的地址,进一步找到对象的成员变量或者成员方法

        ⑩①成员方法的使用细节1

                继续执行main方法中的代码,下一行是一条输出语句,但是输出内容中调用了pDemo对象的成员方法,因此,JVM会先通过pDemo这个引用找到堆内存中的对象,然后,再通过对象中成员方法的地址,找到方法区中的成员方法,进行调用。如下图所示 : 

image.png

        ⑩②成员方法使用细节2

                调用成员方法时,成员方法也要进栈,如下图所示 :

image.png                        

                下一行调用getYear成员方法也是同理,不再赘述。大家一定要记住,我们说的对象,其本质指的就是堆内存中的这一块区域,创建对象的那个变量,只是对该区域的一个引用,相当于一个指针指向了这里。 但平时工作学习中,我们将其简称为了什么什么对象,但它的本质一定要清楚。

                Δ注意 :

        栈中调用成员方法时,会根据创建的对象的地址,找到堆中成员方法的地址,继而找到方法区中的成员方法,接着,成员方法进栈。   

        栈中调用字符串常量等常量时,会根据创建的对象的地址,找到堆中成员变量的地址,继而找到方法区里面常量池中常量的地址。                     

三、小结 : 

        以上就是Java中创建对象的内存图解,我自认为讲得已经够详细了😂,如果发现有问题,欢迎指正,大家一起交流。感谢阅读。

System.out.println("END---------------------------------------------------------------------------");

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