java - 对象如何存储在堆中？

Question

对象在堆中的存储方式。例如，自行车类可以这样定义:

public class Bicycle {

   public int gear;
   public int speed;

   public Bicycle(int startSpeed, int startGear) {
       gear = startGear;
       speed = startSpeed;
   }

   public void setGear(int newValue) {
       gear = newValue;
   } 

   public void applyBrake(int decrement) {
       speed -= decrement;
   }

   public void speedUp(int increment) {
      speed += increment;
   }   
}

然后我可以创建一个自行车对象:

Bicycle bicycle = new Bicycle(20,10)

那么这个自行车对象应该存储在堆中。但是我不明白heap到底是怎么存储这些实例变量和speed、gear等方法的。我明白heap应该是树来实现的。那么对象是如何存储在树中的呢？另外，当您使用 bicycle.speed 求速度的值时，时间复杂度是多少？

Answer 1

想让别人帮你做 CS 作业吗？ ;)

根据语言的不同，确切的实现会有所不同(它如何存储在内存中)，但一般概念是相同的。

您有栈内存和堆内存，局部变量和参数在栈上，每当您new 某些东西时，它就会进入堆。之所以称为堆栈，是因为当您声明它或调用函数时，值会被压入其中，然后弹出并超出范围。

                    +--------------+|              |    |              ||              |    |              ||              |    |              ||              |    |              ||              |    |              ||              |    |              |+--------------+         Stack                Heap

Each instance variable takes up however much memory its type does (depending on the language), the compiler adds it all up and that's the sizeof the type (à la C++). Methods go into code space and does not get newed into the object (I think for now you'll be better off to not consider this in learning about how memory is organized, just think of it as magic).

So in your example:

Bicycle bicycle = new Bicycle(20,10)

• bicycle 是对堆内存地址的引用，今天在大多数语言/系统中，它会在堆栈上占用 32 位和 64 位。
• new 在堆中分配内存。编译器计算出 Bicycle 的大小并创建汇编/机器代码来分配所需的内存量。

这就是这条线后内存的样子:

                    +--------------+|              |    | Bicycle obj  ||              |    |--------------||              |    |              ||              |    |              ||--------------|    |              || bicycle ref  |    |              |+--------------+         Stack                Heap

更具体地说，由于 Bicycle 类有两个实例变量(或在 Java 中称为字段)并且都是 int，而 Java 中的 int 是32 位或 4 个字节，您的 Bicycle 对象的大小为 4 个字节 * 2 个字段 = 8 个字节。

                   +-------------+|             |   0| gear        | |             |   4| speed       ||             |    |-------------||             |   8|             ||-------------|  12|             || bicycle=0x4 |    |             |+--------------+         Stack                Heap

访问内存的时间复杂度是 O(1)。编译器能够计算出 speed 的确切内存地址，因为对象中的第二个 int 字段位于 bicycle+0x4。