关于Java中对象的引用的问题

Question

1.是否所有类对象的引用都是只存内存地址？
2.是否所有类对象的引用都和类对象是一样的数据类型？String a = new String("b")可否把a看成是String类型的？
3.内存地址是怎样在引用中存储的？存储在了什么地方？

谢谢

Answer 1

在公司偷偷给你回答个，
1.对的，你说的是类，引用当然是只存地址，但是不一定是指向对象，可能指向句柄。
2.严格的说，是其类型或者子类型。
3.要弄懂这个问题，你应该要熟悉jvm运行时的内存分布。简单的说，引用这个“变量”是放在栈中的，而对象是放在堆中的。

Answer 2

Java的引用（包括基本类型，对象引用类型）在声明、方法调用等时候都会产生新的引用，复制等号右侧的引用。分为下面3种情况：

基本类型代表的值存储在引用里面，引用中专门有个区域存储这个值，所以在复制的时候，值也同时被复制了。
引用类型这个区域存储的是对象在堆内存中的内存地址，引用复制的时候，指向的内存地址却是同一份，所以不会涉及值（也就是对象）的复制
数组里面都是存储的引用（包括基本类型，对象引用类型）
引用信息：在Java中，引用数据类型占内存吗？

要弄清楚这个问题，首先要清楚，在JAVA中有四类八种基本类型，除了基本类型，全都是引用类型。比如你写 int i = 1; 那么它在内存里的分配是这样的：内存里分配了一块空间，这块空间的名字是i,里面的内容是1.

当你使用i的时候就可以访问这块空间里的内容。而引用类型不同，引用类型在内存中占两块内存。比如：你写String s;或者String s = null;这时候在内存里分配一块内存。这块内存装的是空值null,也就是什么也没有装。因为还没有进行初始化。上个图：

至于具体这个s分配在哪，要看他被声明的位置。如果s被声明为局部变量，那s就在栈空间。如果不是局部变量，那就不在栈上分配。而当你用s指向一个String类型的对象的时候，就发生了变化。也就是接着写s = new String("zhihu");的时候。上个图：

原来的s里面就会有一个值，根据s这块空间里的这个值就可以找到在堆上找到另一块内存。所有new出来的东西都在堆内存里。堆上的这块内存里对String的属性进行分配。堆内存是动态分配内存的。所以既然是分配在堆上，其实也就说明了new出来的对象占多大内存并不能确定，只能在运行期间才能分配，才能明白这个对象分配多大。 而且占用内存不能确定的原因还有一个就是，方法在执行的时候才分配内存。如果没有调用方法，那方法只是一堆代码而已，并不占用内存。

Answer 3

先明确几个概念，java代码是跑在jvm中的，而jvm的内存区域划分为这么几个模块：

• 程序计数器（Program Counter Register）：程序计数器是一个比较小的内存区域，用于指示当前线程所执行的字节码执行到了第几行，可以理解为是当前线程的行号指示器。字节码解释器在工作时，会通过改变这个计数器的值来取下一条语句指令。

• 虚拟机栈（JVM Stack）：一个线程的每个方法在执行的同时，都会创建一个栈帧（Statck Frame），栈帧中存储的有局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等，当方法被调用时，栈帧在JVM栈中入栈，当方法执行完成时，栈帧出栈。

• 本地方法栈（Native Method Statck）：本地方法栈在作用，运行机制，异常类型等方面都与虚拟机栈相同，唯一的区别是：虚拟机栈是执行Java方法的，而本地方法栈是用来执行native方法的，在很多虚拟机中（如Sun的JDK默认的HotSpot虚拟机），会将本地方法栈与虚拟机栈放在一起使用。

• 堆区（Heap）：堆区是理解Java GC机制最重要的区域，没有之一。在JVM所管理的内存中，堆区是最大的一块，堆区也是Java GC机制所管理的主要内存区域，堆区由所有线程共享，在虚拟机启动时创建。堆区的存在是为了存储对象实例，原则上讲，所有的对象都在堆区上分配内存（不过现代技术里，也不是这么绝对的，也有栈上直接分配的）。

• 方法区（Method Area）：（也被称为永久代），方法区是各个线程共享的区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息（即加载类时需要加载的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。

• 直接内存（Direct Memory）：直接内存并不是JVM管理的内存，可以这样理解，直接内存，就是JVM以外的机器内存，比如，你有4G的内存，JVM占用了1G，则其余的3G就是直接内存，JDK中有一种基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的内存分配方式，将由C语言实现的native函数库分配在直接内存中，用存储在JVM堆中的DirectByteBuffer来引用。由于直接内存收到本机器内存的限制，所以也可能出现OutOfMemoryError的异常。

明白这几个基本概念以后再来看看题主疑惑的地方。其实题主疑惑的是在java中，对象的引用是如何实现的。为什么可以在定义一个类的同时，定义自己的引用，同时如果再实例化了这个引用以后，难道不会导致无线循环引用下去吗？

别急我们先来分析下java中一个引用是怎么实现的：

一个Java的引用访问涉及到3个内存区域：JVM栈，堆，方法区。

　　以最简单的本地变量引用：Object obj = new Object()为例：

• Object obj表示一个本地引用，存储在JVM栈的本地变量表中，表示一个reference类型数据；

• new Object()作为实例对象数据存储在堆中；

• 堆中还记录了Object类的类型信息（接口、方法、field、对象类型等）的地址，这些地址所执行的数据存储在方法区中；

具体的实现方式有很多种，句柄是其中一种，关系如图所示。

看到这里应该就明白了。类本身的信息，类实例数据，以及指向对象的引用信息分别放在 java 的方法区和栈区以及堆区。

Answer 4

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