Java 中的記憶體管理：Java 虛擬機

本文概述了 Java 中的記憶體管理。它解釋了 Java 虛擬機器 (JVM) 的關鍵元件，包括堆疊、堆疊和垃圾收集。

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出於各種原因，Java 中的記憶體管理至關重要。 Java 虛擬機器 (JVM) 透過利用堆疊、堆疊和垃圾收集系統來自動化記憶體處理。這透過處理記憶體分配和釋放來減輕開發人員的負擔。儘管如此，開發人員不能完全忽視記憶體管理。請參閱文章末尾的 JVM、堆疊、堆和垃圾收集的定義。

以下列出了理解記憶體管理如此重要的關鍵原因：

- 提高性能。有效的記憶體管理直接影響應用程式的效能。了解記憶體的管理方式使開發人員能夠產生有效的程式碼來優化資源使用，確保應用程式無縫運行，不會出現不必要的故障或崩潰。例如，了解堆疊記憶體和堆疊記憶體之間的區別，以及如何在每個空間中分配對象，可以幫助開發人員優化這些記憶體區域的使用率（Marian，2021）。

- 防止記憶體洩漏。儘管 Java 具有垃圾收集器，但它並不能確保立即消除未使用的物件。記憶體處理不當可能會導致記憶體洩漏，冗餘物件會滯留在系統記憶體中，最終導致應用程式耗盡可用記憶體。這強調了理解引用機制並識別物件何時符合垃圾回收條件的重要性（Gassner，2020）。

- 解 OutOfMemoryError。在識別和解決與系統資源不足相關的問題（例如 OutOfMemoryError）時，紮實掌握記憶體管理非常有價值。當 JVM 記憶體不足時，就會發生此錯誤，這可能會導致應用程式停止運行。開發人員可以透過學習如何有效地監督和控制記憶體使用來主動防止此類錯誤（Gassner，2020）。

- 最佳化垃圾收集。根據應用程式的要求，可以使用各種垃圾收集方法。例如，串列、並行和垃圾優先 (G1) 垃圾收集器各有其優點和缺點。了解這些選項可以幫助開發人員配置 JVM，以利用最適合其特定應用程式需求的垃圾收集器，從而提高效能和回應能力（Marian，2021）。

- 可擴充性注意事項。記憶體的有效管理在擴展應用程式中起著至關重要的作用。隨著應用程式擴展以容納更多資料和用戶，高效的記憶體利用率可確保平穩的可擴展性，而不會遇到效能瓶頸或記憶體相關的挑戰。這涉及理解如何有效地處理物件生命週期並優化資料結構以最小化記憶體消耗（Marian，2021）。

總之，雖然 Java 提供了自動記憶體管理功能，但對其機制的透徹理解使開發人員能夠創建更有效率、更有彈性和可擴展的應用程式。採用正確的記憶體管理實踐將保證最佳效能，防止記憶體洩漏，熟練地解決錯誤並促進應用程式的無縫可擴展性。

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定義：

- Java 虛擬機器：

或 JVM，載入、驗證並執行 Java 字節碼。它被稱為解釋器或Java程式語言的核心，因為它運行Java程式設計。 JVM在Java中的作用 JVM負責將字節碼轉換為機器特定的程式碼，在JDK和JRE中都是必需的。它還依賴平台並執行許多功能，包括記憶體管理和安全性。此外，JVM 可以運行以其他程式語言編寫並已轉換為 Java 字節碼的程式（IBM，2030）。

- 堆疊：

它是Java記憶體管理系統的一個元件，用來儲存局部變數和方法呼叫資訊。 Java應用程式中的每個執行緒都有自己的堆疊，它是用於管理執行緒內方法執行和本機資料的記憶體結構。 JVM 管理它來存取和清理記憶體（堆）（Greencroft，2018a）。

• 堆堆是Java應用程式中專門用於儲存物件的大記憶體區域。與用於儲存本地基元變數和方法呼叫資訊的堆疊不同，堆的主要作用是保存在單一程式碼區塊或函數呼叫之外持續存在的資料。這允許在應用程式中跨不同方法和執行緒存取和操作物件（Greencroft，2018b）。

- 垃圾收集：

它是自動記憶體管理的一種形式，其主要功能是釋放記憶體空間。它是 JVM 記憶體管理系統的一部分。與 C 或 C 不同，開發人員必須手動分配和釋放內存，Java 會自動處理此問題，確保正確處置不再使用的物件以釋放記憶體資源（Gassner，2020）。

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參考文獻：

Gassner, D.（2020 年，9 月 30 日）。記憶體管理和垃圾[影片]。 Java 8 基本培訓。領英學習。 https://www.linkedin.com/learning/java-8-essential-training/memory-management-and-garbage-collection?autoAdvance=false&u=2245842/

Greencroft, M.（2018a，12 月 19 日）。堆疊的作用[影片]。 Java記憶體管理。領英學習。 https://www.linkedin.com/learning/java-memory-management/the-role-of-the-stack?autoAdvance=false&u=2245842/

Greencroft, M.（2018b，12 月 19 日）。堆的作用[影片]。 Java記憶體管理。領英學習。 https://www.linkedin.com/learning/java-memory-management/the-role-of-the-stack?autoAdvance=false&u=2245842

IBM（2021 年，6 月 30 日）。 JVM、JRE 和 JDK：有什麼區別？ IBM。取自 https://www.ibm.com/think/topics/jvm-vs-jre-vs-jdk

Marian, C.（2021 年，2 月 19 日）。 Java記憶體管理。 D區。 https://dzone.com/articles/java-memory-management

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原發表於 ​​Alex.omegapy on Medium，由 Level UP Coding 於 2024 年 11 月 1 日發布。

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