【Java探索之旅】数组使用 初探JVM内存布局

简介: 【Java探索之旅】数组使用 初探JVM内存布局

📑前言

使用数组,包括元素访问和数组遍历,是编程学习的基础之一。同时,理解JVM的内存布局对于初学者来说也是至关重要的,特别是对堆和虚拟机栈这两块空间的认识,有助于更好地理解程序运行时的内存管理数据存储。  

一、数组的使用

1.1 元素访问

数组在内存中是一段连续的空间,空间的编号都是从0开始的,依次递增,该编号称为数组的下标,数组可以通过下标访问其任意位置的元素。

int[]array = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(array[0]);
System.out.println(array[1]);
System.out.println(array[2]);
System.out.println(array[3]);
System.out.println(array[4]);
// 也可以通过[]对数组中的元素进行修改
array[0] = 100;
System.out.println(array[0]);

注意事项

  1. 数组是一段连续的内存空间,因此支持随机访问,即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
  2. 下标从0开始,介于[0, N)之间不包含N,N为元素个数,不能越界,否则会报出下标越界异常。

int[] array = {1, 2, 3};
System.out.println(array[3]); // 数组中只有3个元素,下标一次为:0 1 2,array[3]下标越界
// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 100
        at Test.main(Test.java:4)

抛出了 java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 异常. 使用数组一定要下标谨防越界.

1.2 数组遍历

“遍历” 是指将数组中的所有元素都访问一遍, 访问是指对数组中的元素进行某种操作,比如:打印。

在数组中可以通过 数组对象.length 的方式来获取数组的长度。

int[] array = new int[] {1,2,3,4,5,6};
//for循环遍历
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
    System.out.print(array[i]+" ");
}
System.out.println();
// for-each遍历
for (int x : array) {
    System.out.print(x+" ");
}
System.out.println();
//数组转字符串,将其打印
String string = Arrays.toString(array);
System.out.println(string);

for-each(依次取array的元素,然后自增) 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错。

二、JVM的内存布局

内存是一段连续的存储空间,主要用来存储程序运行时数据的。比如:

  1. 程序运行时代码需要加载到内存
  2. 程序运行产生的中间数据要存放在内存
  3. 程序中的常量也要保存
  4. 有些数据可能需要长时间存储,而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储,那对内存管理起来将会非常麻烦

如下图:

内存可以想象是你的房间,如果房间里面的东西都是杂乱无章的乱放,等你需要找一件物品的时候,就需要翻遍整个房间。

因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分:

  • 程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址
  • 虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息,每个方法在执行时,都会先创建一个栈帧,栈帧中包含有:局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息,保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如:局部变量。当方法运行结束后,栈帧就被销毁了,即栈帧中保存的数据也被销毁了。
  • 本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的
  • 堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} ),堆是随着程序开始运行时而创建,随着程序的退出而销毁,堆中的数据只要还有在使用,就不会被销毁。
  • 方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域

对于前期的初学者来说不需要关注上述所有,理解堆和虚拟机栈这两块空间就够了。

🌤️全篇总结

数组作为编程中常用的数据结构,具有重要的作用和灵活性,通过掌握数组的使用方法,我们可以高效地处理大量数据。元素访问和数组遍历是数组操作中常见的技巧,能够帮助我们更好地利用数组的功能。此外,了解JVM的内存布局,特别是堆和虚拟机栈的作用,对于理解程序运行时的内存管理至关重要。

33dcadccda9a4327a9541c4fd95c09fd.png

目录
相关文章
|
11天前
|
缓存 easyexcel Java
Java EasyExcel 导出报内存溢出如何解决
大家好,我是V哥。使用EasyExcel进行大数据量导出时容易导致内存溢出,特别是在导出百万级别的数据时。以下是V哥整理的解决该问题的一些常见方法,包括分批写入、设置合适的JVM内存、减少数据对象的复杂性、关闭自动列宽设置、使用Stream导出以及选择合适的数据导出工具。此外,还介绍了使用Apache POI的SXSSFWorkbook实现百万级别数据量的导出案例,帮助大家更好地应对大数据导出的挑战。欢迎一起讨论!
103 1
|
10天前
|
存储 算法 Java
聊聊jvm的内存结构, 以及各种结构的作用
【10月更文挑战第27天】JVM(Java虚拟机)的内存结构主要包括程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区和运行时常量池。各部分协同工作,为Java程序提供高效稳定的内存管理和运行环境,确保程序的正常执行、数据存储和资源利用。
33 10
|
6天前
|
存储 运维 Java
💻Java零基础:深入了解Java内存机制
【10月更文挑战第18天】本文收录于「滚雪球学Java」专栏,专业攻坚指数级提升,希望能够助你一臂之力,帮你早日登顶实现财富自由🚀;同时,欢迎大家关注&&收藏&&订阅!持续更新中,up!up!up!!
20 1
|
9天前
|
存储 算法 Java
Java虚拟机(JVM)的内存管理与性能优化
本文深入探讨了Java虚拟机(JVM)的内存管理机制,包括堆、栈、方法区等关键区域的功能与作用。通过分析垃圾回收算法和调优策略,旨在帮助开发者理解如何有效提升Java应用的性能。文章采用通俗易懂的语言,结合具体实例,使读者能够轻松掌握复杂的内存管理概念,并应用于实际开发中。
|
9天前
|
Rust 安全 Java
内存数组越界
【10月更文挑战第14天】
16 1
|
16天前
|
存储 监控 算法
Java中的内存管理与垃圾回收机制解析
本文深入探讨了Java编程语言中的内存管理方式,特别是垃圾回收机制。我们将了解Java的自动内存管理是如何工作的,它如何帮助开发者避免常见的内存泄漏问题。通过分析不同垃圾回收算法(如标记-清除、复制和标记-整理)以及JVM如何选择合适的垃圾回收策略,本文旨在帮助Java开发者更好地理解和优化应用程序的性能。
|
18天前
|
存储 Java
Java内存模型
【10月更文挑战第11天】Java 内存模型(JMM)是 Java 虚拟机规范中定义的多线程内存访问机制,解决内存可见性、原子性和有序性问题。它定义了主内存和工作内存的概念,以及可见性、原子性和有序性的规则,确保多线程环境下的数据一致性和操作正确性。使用 `synchronized` 和 `volatile` 等同步机制可有效避免数据竞争和不一致问题。
29 3
|
18天前
|
缓存 安全 Java
使用 Java 内存模型解决多线程中的数据竞争问题
【10月更文挑战第11天】在 Java 多线程编程中,数据竞争是一个常见问题。通过使用 `synchronized` 关键字、`volatile` 关键字、原子类、显式锁、避免共享可变数据、合理设计数据结构、遵循线程安全原则和使用线程池等方法,可以有效解决数据竞争问题,确保程序的正确性和稳定性。
31 2
|
19天前
|
存储 监控 算法
JVM调优深度剖析:内存模型、垃圾收集、工具与实战
【10月更文挑战第9天】在Java开发领域,Java虚拟机(JVM)的性能调优是构建高性能、高并发系统不可或缺的一部分。作为一名资深架构师,深入理解JVM的内存模型、垃圾收集机制、调优工具及其实现原理,对于提升系统的整体性能和稳定性至关重要。本文将深入探讨这些内容,并提供针对单机几十万并发系统的JVM调优策略和Java代码示例。
45 2
|
9天前
|
监控 安全 Java
Java Z 垃圾收集器如何彻底改变内存管理
大家好,我是V哥。今天聊聊Java的ZGC(Z Garbage Collector)。ZGC是一个低延迟垃圾收集器,专为大内存应用场景设计。其核心优势包括:极低的暂停时间(通常低于10毫秒)、支持TB级内存、使用着色指针实现高效对象管理、并发压缩和去碎片化、不分代的内存管理。适用于实时数据分析、高性能服务器和在线交易系统等场景,能显著提升应用的性能和稳定性。如何启用?只需在JVM启动参数中加入`-XX:+UseZGC`即可。
132 0