Java 中的内存管理：Java 虚拟机

本文概述了 Java 中的内存管理。它解释了 Java 虚拟机 (JVM) 的关键组件，包括堆栈、堆和垃圾收集。

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出于各种原因，Java 中的内存管理至关重要。 Java 虚拟机 (JVM) 通过利用堆栈、堆和垃圾收集系统来自动化内存处理。这通过处理内存分配和释放来减轻开发人员的负担。尽管如此，开发人员不能完全忽视内存管理。请参阅文章末尾的 JVM、堆栈、堆和垃圾收集的定义。

下面列出了理解内存管理如此重要的关键原因：

- 提高性能。有效的内存管理直接影响应用程序的性能。了解内存的管理方式使开发人员能够生成有效的代码来优化资源使用，确保应用程序无缝运行，不会出现不必要的故障或崩溃。例如，了解堆栈内存和堆内存之间的区别，以及如何在每个空间中分配对象，可以帮助开发人员优化这些内存区域的利用率（Marian，2021）。

- 防止内存泄漏。尽管 Java 具有垃圾收集器，但它并不能确保立即消除未使用的对象。内存处理不当可能会导致内存泄漏，冗余对象会滞留在系统内存中，最终导致应用程序耗尽可用内存。这强调了理解引用机制并识别对象何时符合垃圾回收条件的重要性（Gassner，2020）。

- 解决 OutOfMemoryError。在识别和解决与系统资源不足相关的问题（例如 OutOfMemoryError）时，扎实掌握内存管理非常有价值。当 JVM 内存不足时，就会发生此错误，这可能会导致应用程序停止运行。开发人员可以通过学习如何有效地监督和控制内存使用来主动防止此类错误（Gassner，2020）。

- 优化垃圾收集。根据应用程序的要求，可以使用各种垃圾收集方法。例如，串行、并行和垃圾优先 (G1) 垃圾收集器各有其优点和缺点。了解这些选项可以帮助开发人员配置 JVM，以利用最适合其特定应用程序需求的垃圾收集器，从而提高性能和响应能力（Marian，2021）。

- 可扩展性注意事项。内存的有效管理在扩展应用程序中起着至关重要的作用。随着应用程序扩展以容纳更多数据和用户，高效的内存利用率可确保平稳的可扩展性，而不会遇到性能瓶颈或内存相关的挑战。这涉及理解如何有效地处理对象生命周期并优化数据结构以最小化内存消耗（Marian，2021）。

总之，虽然 Java 提供了自动内存管理功能，但对其机制的透彻理解使开发人员能够创建更高效​​、更有弹性和可扩展的应用程序。采用正确的内存管理实践将保证最佳性能，防止内存泄漏，熟练地解决错误并促进应用程序的无缝可扩展性。

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定义：

- Java 虚拟机：

或者 JVM，加载、验证并运行 Java 字节码。它被称为解释器或Java编程语言的核心，因为它运行Java编程。 JVM在Java中的作用 JVM负责将字节码转换为机器特定的代码，在JDK和JRE中都是必需的。它还依赖于平台并执行许多功能，包括内存管理和安全性。此外，JVM 可以运行用其他编程语言编写并已转换为 Java 字节码的程序（IBM，2030）。

- 堆栈：

它是Java内存管理系统的一个组件，用于存储局部变量和方法调用信息。 Java应用程序中的每个线程都有自己的堆栈，它是用于管理线程内方法执行和本地数据的内存结构。 JVM 管理它来访问和清理内存（堆）（Greencroft，2018a）。

• 堆堆是Java应用程序中专门用于存储对象的大内存区域。与用于存储本地基元变量和方法调用信息的堆栈不同，堆的主要作用是保存在单个代码块或函数调用之外持续存在的数据。这允许在应用程序中跨不同方法和线程访问和操作对象（Greencroft，2018b）。

- 垃圾收集：

它是自动内存管理的一种形式，其主要功能是释放内存空间。它是 JVM 内存管理系统的一部分。与 C 或 C 不同，开发人员必须手动分配和释放内存，Java 会自动处理此问题，确保正确处置不再使用的对象以释放内存资源（Gassner，2020）。

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参考文献：

Gassner, D.（2020 年，9 月 30 日）。内存管理和垃圾[视频]。 Java 8 基本培训。领英学习。 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）。堆栈的作用[视频]。 Java内存管理。领英学习。 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[视频]。 Java内存管理。领英学习。 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：有什么区别？ IBM。检索自 https://www.ibm.com/think/topics/jvm-vs-jre-vs-jdk

Marian, C.（2021 年，2 月 19 日）。 Java内存管理。 D区。 https://dzone.com/articles/java-memory-management

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最初发表于 Alex.omegapy on Medium，由 Level UP Coding 于 2024 年 11 月 1 日发布。

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