本文將由淺入深詳細介紹Java內存分配的原理，以幫助新手更輕鬆的學習Java。這類文章網上有很多，但大多比較零碎。本文從認知過程角度出發，將帶給讀者一個系統的介紹。
進入正題前首先要知道的是Java程序運行在JVM(Java Virtual Machine，Java虛擬機)上，可以把JVM理解成Java程序和操作系統之間的橋樑，JVM實現了Java的平臺無關性，由此可見JVM的重要性。所以在學習Java內存分配原理的時候一定要牢記這一切都是在JVM中進行的，JVM是內存分配原理的基礎與前提。
內存區域劃分
簡單通俗的講，一個完整的Java程序運行過程會涉及以下內存區域：
l 寄存器：JVM內部虛擬寄存器，存取速度非常快，程序不可控制。
l 棧：保存局部變量的值，包括：1.用來保存基本數據類型的值；2.保存類的實例，即堆區對象的引用(指針)。也可以用來保存加載方法時的幀。
l 堆：用來存放動態產生的數據，比如new出來的對象。注意創建出來的對象只包含屬於各自的成員變量，並不包括成員方法。因爲同一個類的對象擁有各自的成員變量，存儲在各自的堆中，但是他們共享該類的方法，並不是每創建一個對象就把成員方法複製一次。
l 常量池：JVM爲每個已加載的類型維護一個常量池，常量池就是這個類型用到的常量的一個有序集合。包括直接常量(基本類型，String)和對其他類型、方法、字段的符號引用(1)。池中的數據和數組一樣通過索引訪問。由於常量池包含了一個類型所有的對其他類型、方法、字段的符號引用，所以常量池在Java的動態鏈接中起了核心作用。常量池存在於堆中。
l 代碼段：用來存放從硬盤上讀取的源程序代碼。
l 數據段：用來存放static定義的靜態成員。
下面是內存表示圖
上圖中大致描述了Java內存分配，接下來通過實例詳細講解Java程序是如何在內存中運行的（注：以下圖片引用自尚學堂馬士兵老師的J2SE課件，圖右側是程序代碼，左側是內存分配示意圖，我會一一加上註釋）。
預備知識
1.一個Java文件，只要有main入口方法，我們就認爲這是一個Java程序，可以單獨編譯運行。
2.無論是普通類型的變量還是引用類型的變量(俗稱實例)，都可以作爲局部變量，他們都可以出現在棧中。只不過普通類型的變量在棧中直接保存它所對應的值，而引用類型的變量保存的是一個指向堆區的指針，通過這個指針，就可以找到這個實例在堆區對應的對象。因此，普通類型變量只在棧區佔用一塊內存，而引用類型變量要在棧區和堆區各佔一塊內存。
示例
1.JVM自動尋找main方法，執行第一句代碼，創建一個Test類的實例，在棧中分配一塊內存，存放一個指向堆區對象的指針110925。
2.創建一個int型的變量date，由於是基本類型，直接在棧中存放date對應的值9。
3.創建兩個BirthDate類的實例d1、d2，在棧中分別存放了對應的指針指向各自的對象。他們在實例化時調用了有參數的構造方法，因此對象中有自定義初始值。
調用test對象的change1方法，並且以date爲參數。JVM讀到這段代碼時，檢測到i是局部變量，因此會把i放在棧中，並且把date的值賦給i。
把1234賦給i。很簡單的一步。
change1方法執行完畢，立即釋放局部變量i所佔用的棧空間。
調用test對象的change2方法，以實例d1爲參數。JVM檢測到change2方法中的b參數爲局部變量，立即加入到棧中，由於是引用類型的變量，所以b中保存的是d1中的指針，此時b和d1指向同一個堆中的對象。在b和d1之間傳遞是指針。
change2方法中又實例化了一個BirthDate對象，並且賦給b。在內部執行過程是：在堆區new了一個對象，並且把該對象的指針保存在棧中的b對應空間，此時實例b不再指向實例d1所指向的對象，但是實例d1所指向的對象並無變化，這樣無法對d1造成任何影響。
change2方法執行完畢，立即釋放局部引用變量b所佔的棧空間，注意只是釋放了棧空間，堆空間要等待自動回收。
調用test實例的change3方法，以實例d2爲參數。同理，JVM會在棧中爲局部引用變量b分配空間，並且把d2中的指針存放在b中，此時d2和b指向同一個對象。再調用實例b的setDay方法，其實就是調用d2指向的對象的setDay方法。
調用實例b的setDay方法會影響d2，因爲二者指向的是同一個對象。
change3方法執行完畢，立即釋放局部引用變量b。
以上就是Java程序運行時內存分配的大致情況。其實也沒什麼，掌握了思想就很簡單了。無非就是兩種類型的變量：基本類型和引用類型。二者作爲局部變量，都放在棧中，基本類型直接在棧中保存值，引用類型只保存一個指向堆區的指針，真正的對象在堆裏。作爲參數時基本類型就直接傳值，引用類型傳指針。
小結
1.分清什麼是實例什麼是對象。Class a= new Class();此時a叫實例，而不能說a是對象。實例在棧中，對象在堆中，操作實例實際上是通過實例的指針間接操作對象。多個實例可以指向同一個對象。
2.棧中的數據和堆中的數據銷燬並不是同步的。方法一旦結束，棧中的局部變量立即銷燬，但是堆中對象不一定銷燬。因爲可能有其他變量也指向了這個對象，直到棧中沒有變量指向堆中的對象時，它才銷燬，而且還不是馬上銷燬，要等垃圾回收掃描時纔可以被銷燬。
3.以上的棧、堆、代碼段、數據段等等都是相對於應用程序而言的。每一個應用程序都對應唯一的一個JVM實例，每一個JVM實例都有自己的內存區域，互不影響。並且這些內存區域是所有線程共享的。這裏提到的棧和堆都是整體上的概念，這些堆棧還可以細分。
4.類的成員變量在不同對象中各不相同，都有自己的存儲空間(成員變量在堆中的對象中)。而類的方法卻是該類的所有對象共享的，只有一套，對象使用方法的時候方法才被壓入棧，方法不使用則不佔用內存。
以上分析只涉及了棧和堆，還有一個非常重要的內存區域：常量池，這個地方往往出現一些莫名其妙的問題。常量池是幹嘛的上邊已經說明了，也沒必要理解多麼深刻，只要記住它維護了一個已加載類的常量就可以了。接下來結合一些例子說明常量池的特性。
預備知識
基本類型和基本類型的包裝類。基本類型有：byte、short、char、int、long、boolean。基本類型的包裝類分別是：Byte、Short、Character、Integer、Long、Boolean。注意區分大小寫。二者的區別是：基本類型體現在程序中是普通變量，基本類型的包裝類是類，體現在程序中是引用變量。因此二者在內存中的存儲位置不同：基本類型存儲在棧中，而基本類型包裝類存儲在堆中。上邊提到的這些包裝類都實現了常量池技術，另外兩種浮點數類型的包裝類則沒有實現。另外，String類型也實現了常量池技術。
實例：
public class test {
public static void main(String[] args) {
objPoolTest();
}
public static void objPoolTest() {
int i = 40;
int i0 = 40;
Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Integer i3 = 0;
Integer i4 = new Integer(40);
Integer i5 = new Integer(40);
Integer i6 = new Integer(0);
Double d1=1.0;
Double d2=1.0;
System.out.println("i=i0\t" + (i == i0));
System.out.println("i1=i2\t" + (i1 == i2));
System.out.println("i1=i2+i3\t" + (i1 == i2 + i3));
System.out.println("i4=i5\t" + (i4 == i5));
System.out.println("i4=i5+i6\t" + (i4 == i5 + i6));
System.out.println("d1=d2\t" + (d1==d2));
System.out.println();
}
}
結果：
- i=i0 true
- i1=i2 true
- i1=i2+i3 true
- i4=i5 false
- i4=i5+i6 true
- d1=d2 false
結果分析
1.i和i0均是普通類型(int)的變量，所以數據直接存儲在棧中，而棧有一個很重要的特性：棧中的數據可以共享。當我們定義了int i = 40;，再定義int i0 = 40;這時候會自動檢查棧中是否有40這個數據，如果有，i0會直接指向i的40，不會再添加一個新的40。
2.i1和i2均是引用類型，在棧中存儲指針，因爲Integer是包裝類。由於Integer 包裝類實現了常量池技術，因此i1、i2的40均是從常量池中獲取的，均指向同一個地址，因此i1=12。
3.很明顯這是一個加法運算，Java的數學運算都是在棧中進行的，Java會自動對i1、i2進行拆箱操作轉化成整型，因此i1在數值上等於i2+i3。
4.i4和i5 均是引用類型，在棧中存儲指針，因爲Integer是包裝類。但是由於他們各自都是new出來的，因此不再從常量池尋找數據，而是從堆中各自new一個對象，然後各自保存指向對象的指針，所以i4和i5不相等，因爲他們所存指針不同，所指向對象不同。
5.這也是一個加法運算，和3同理。
6.d1和d2均是引用類型，在棧中存儲指針，因爲Double是包裝類。但Double包裝類沒有實現常量池技術，因此Doubled1=1.0;相當於Double d1=new Double(1.0);，是從堆new一個對象，d2同理。因此d1和d2存放的指針不同，指向的對象不同，所以不相等。
小結：
1.以上提到的幾種基本類型包裝類均實現了常量池技術，但他們維護的常量僅僅是【-128至127】這個範圍內的常量，如果常量值超過這個範圍，就會從堆中創建對象，不再從常量池中取。比如，把上邊例子改成Integer i1 = 400; Integer i2 = 400;，很明顯超過了127，無法從常量池獲取常量，就要從堆中new新的Integer對象，這時i1和i2就不相等了。
2.String類型也實現了常量池技術，但是稍微有點不同。String型是先檢測常量池中有沒有對應字符串，如果有，則取出來；如果沒有，則把當前的添加進去。
凡是涉及內存原理，一般都是博大精深的領域，切勿聽信一家之言，多讀些文章。我在這只是淺析，裏邊還有很多貓膩，就留給讀者探索思考了。希望本文能對大家有所幫助！
