从内存分析局部变量与成员变量的区别(Java)

目录

前言

一、考点

二、分析

1、局部变量与成员变量的区别

2、代码分析

后记

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前言

• 首先，咱们来看一道面试题，题目如下，求打印结果

public class Test {
    static int s;
    int i;
    int j;
    {
        int i = 1;
        i++;
        j++;
        s++;
    }
    public void test(int j){
        i++;
        j++;
        s++;
    }
    public static void main(String[] args){
        Test T1 = new Test();
        Test T2 = new Test();
        T1.test(10);
        T1.test(20);
        T2.test(30);
        System.out.println(T1.i + "," + T1.j + "," + T1.s);
        System.out.println(T2.i + "," + T2.j + "," + T2.s);
    }
}

• 答案如下：

2,1,5
1,1,5

如果是一眼就看破答案的大佬，大可出门右转，小弟就不耽误大佬的时间了，接下来就深入研究此题

一、考点

• 就近原则
• 变量分类
  • 成员变量：类变量、实例变量
  • 局部变量
• 非静态代码块的执行：每次创建实例对象都会执行
• 方法的调用规则：调用一次执行一次

二、分析

1、局部变量与成员变量的区别

【1】声明的位置

• 局部变量：方法体{}中，形参，代码块{}中
• 成员变量：类中方法外
  • 类变量：有 static 修饰
  • 实例变量：没有 static 修饰

在本题目中，局部变量有：

• 第 6 行非静态代码块的局部变量 i
• 第 11 行形参局部变量 j
• 第 16 行形参局部变量 args
• 第17/18行局部变量 T1，T2

成员变量有：

• 第 2 行的类成员变量 s
• 第 3，4 行的实例成员变量 i，j

 【2】修饰符

• 局部变量：final
• 成员变量：public、protected、private、final、static、volatile、transient

【3】存储位置

• 局部变量：栈
• 实例变量：堆
• 类变量：方法区

【4】作用域

• 局部变量：从声明处开始，到所属的 “}” 结束
• 实例变量：在当前类中“this.”访问，在其他类中“对象名.”访问
• 类变量：在当前类中“类名.”访问，在其他类中“类名.”访问

这里注意：在本题中，第 7 行如果是 this.i++，那么就是实例成员变量自增，i++ 则表示的是 i = 1 的自增（就近原则）

【5】生命周期

• 局部变量：每一个线程每次调用执行都是新的生命周期
• 实例变量：随着对象的创建而初始化，随着对象的被回收而消亡，每一个对象的实例变量都是独立的
• 类变量：随着类的初始化而初始化，随着类的卸载而消亡，该类的所有对象的类变量都是共享的

2、代码分析

咱们一行行的来执行分析，看看在内存中是如何运行的，首先从 main 开始，在栈中给 main 方法分配了一块空间，进入第一行：

【1】Test T1 = new Test()

1. Test T1：由于 T1 是局部变量，便在分配给 main 方法的栈中分配一块空间给 T1，同时在方法区开辟了一块空间存放类信息，也就是Test.class，加载静态变量 s，初始化为 0
2. new Test()：在堆中开辟了一块空间存放实例对象，而具体存放的是什么，就要看实例化过程中实例变量了
3. 实例化：实例化的过程其实是在底层执行了 <init>() 方法，实例化方法其实是有实例变量、非静态代码块，构造器等组成的
   1. 实例变量存储：从实例变量可以看出，实例对象空间里面存放的是 i 和 j 两个变量，默认值为 0，也就是第 3,4 行的两个变量
   2. 非静态代码块的执行：也就是第 5~10 行非静态代码块的执行，会在分配给 main 方法的栈中分配一块空间给非静态代码块，里面存储了局部变量 i，初始化为 1，i++后值为 2；由于 j 是成员变量，而 j 默认值为 0，所以 j++ 后值为 2；s 由于是共享的，所以每次执行都会 +1，执行后值为 1
4. 释放资源：执行完后，栈的资源便释放，非静态代码块中的 i 又变为 0（T1.j 是成员变量，不释放，值为 1；静态变量共享，不释放，值为1）

执行后：T1.i = 0，T1.j = 1，s = 1

【2】 Test T2 = new Test()

这一步和上一步执行的是一样，不同的是静态变量 s 值 +1，执行后值为 2

执行后：T2.i = 0，T2.j = 1，s = 2

【3】T1.test(10)

1. T1.test()：
   1. 在栈中开辟了一块空间存放 T1.test() 方法
   2. 在存放T1.test() 方法的空间里面开辟一块空间存放局部变量 j，初始值为 10
2. test() 方法执行：
   1. j++：局部变量自增，执行后值为 11
   2. i++：就近原则，i 会去找成员变量，由于之前成员变量 i 默认初始化为 0，所以自增后值为 1
   3. s++：s 由于是共享的，所以每次执行都会 +1，执行后值为 3
3. 资源释放：执行完后，栈的资源便释放，test() 方法中的 j 又变为 0，而 i 是成员变量，不释放，值为 1，静态变量共享，不释放，值为3（此时成员变量 T1.j 值为 1）

执行后：T1.i = 1，T1.j = 1，s = 3

【4】 T1.test(20)

这一步和上一步执行的是一样，执行test() 方法，局部变量 j、成员变量 i、静态变量 s 都自增加 1；释放时，局部变量 j 释放，成员变量 T1.i 自增加 1，值为 2，静态变量 s 值 +1，执行后值为 4（此时成员变量 T1.j 值为 1）

执行后：T1.i = 2，T1.j = 1，s = 4

【5】T2.test(30)

这一步和上一步执行的是一样，执行test() 方法，局部变量 j、成员变量 i、静态变量 s 都自增加 1；释放时，局部变量 j 释放，成员变量 T2.i 自增加 1，值为 1，静态变量 s 值 +1，执行后值为 5（此时成员变量 T2.j 值为 1）

执行后：T2.i = 1，T2.j = 1，s = 5

 所以最后：T1.i = 2，T1.j = 1，s = 5
                   T2.i = 1，T2.j = 1，s = 5

后记

分析了这么多，不知道有没有真正理解呢，如果将这个题目改为如下代码，输出结果会是怎样呢？请自行分析

public class Test {
    static int s;
    int i;
    int j;
    {
        int i = 1;
        this.i++;
        j++;
        s++;
    }
    public void test(int j){
        this.i++;
        j++;
        s++;
    }
    public static void main(String[] args){
        Test T1 = new Test();
        Test T2 = new Test();
        T1.test(10);
        T1.test(20);
        T2.test(30);
        System.out.println(T1.i + "," + T1.j + "," + T1.s);
        System.out.println(T2.i + "," + T2.j + "," + T2.s);
    }
}