Java 記憶體劃分與程序運行時內存工作流程圖解

記憶體五大區域

1. 暫存器：CPU 內部，程式不可控。
2. 本地方法區：Native 方法服務區。
3. 方法區：類資訊、常量、靜態變數、即時編譯代碼。
4. 棧內存：儲存局部變數，作用域結束自動釋放，線程私有。
5. 堆內存：儲存陣列與物件（new 出來的實體），有首地址、預設初始化值、GC 管理。

堆內存預設初始化值速查

全域變數 vs 局部變數

• 局部變數：方法內定義，作用域結束自動釋放（棧）。
• 全域變數（成員變數）：方法外定義，隨物件生命週期（堆）。

程序運行時內存工作流程演示

代碼範例

class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[3];
        arr[2] = 5;
        System.out.print(arr[2]);
    }
}

步驟圖解

文字流程說明

1. 棧內存為 main 方法分配棧幀。
2. 棧幀中為局部變數 arr（引用）分配槽位。
3. 堆內存分配 int[3] 實體，自動初始化為 {0,0,0}。
4. 將陣列首地址賦值給棧中的 arr 引用變數。
5. 修改 arr[2] = 5，堆中實體數據變更。
6. 讀取 arr[2] 並輸出到控制台。

關鍵提示

• 陣列長度必須確定才能在堆中分配空間。
• 堆實體自動初始化；棧局部變數不自動初始化，未賦值直接使用編譯報錯。
• 引用變數值類似 [I@hashcode：[ 表示陣列，I 表示 int，@ 後為哈希碼換算地址。

常見陣列異常

1. ArrayIndexOutOfBoundsException：訪問不存在角標，編譯通過、運行拋出。
2. NullPointerException：引用為 null 仍操作實體，編譯通過、運行拋出。