java中堆和棧的區別

Java的堆是一個運行時數據區,類的(對象從中分配空間。這些對象通過new、newarray、anewarray和multianewarray等 指令建立,它們不需要程序代碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負責的,堆的優勢是可以動態地分配內存大小,生存期也不必事先告訴編譯器,因爲它是在運行時 動態分配內存的,Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是,由於要在運行時動態分配內存,存取速度較慢。 

棧的優勢是,存取速度比堆要快,僅次於寄存器,棧數據可以共享。但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的,缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類 型的變量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄。 

棧有一個很重要的特殊性,就是存在棧中的數據可以共享。假設我們同時定義: 
int a = 3; 
int b = 3; 
編譯器先處理int a = 3;首先它會在棧中創建一個變量爲a的引用,然後查找棧中是否有3這個值,如果沒找到,就將3存放進來,然後將a指向3。接着處理int b = 3;在創建完b的引用變量後,因爲在棧中已經有3這個值,便將b直接指向3。這樣,就出現了a與b同時均指向3的情況。 

這時,如果再令a=4;那麼編譯器會重新搜索棧中是否有4值,如果沒有,則將4存放進來,並令a指向4;如果已經有了,則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。 

要注意這種數據的共享與兩個對象的引用同時指向一個對象的這種共享是不同的,因爲這種情況a的修改並不會影響到b, 它是由編譯器完成的,它有利於節省空間。而一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態,會影響到另一個對象引用變量。 

String是一個特殊的包裝類數據。可以用: 
String str = new String("abc"); 
String str = "abc"; 
兩種的形式來創建,第一種是用new()來新建對象的,它會在存放於堆中。每調用一次就會創建一個新的對象。 
而第二種是先在棧中創建一個對String類的對象引用變量str,然後查找棧中有沒有存放"abc",如果沒有,則將"abc"存放進棧,並令str指向”abc”,如果已經有”abc” 則直接令str指向“abc”。 

比較類裏面的數值是否相等時,用equals()方法;當測試兩個包裝類的引用是否指向同一個對象時,用==,下面用例子說明上面的理論。 
String str1 = "abc"; 
String str2 = "abc"; 
System.out.println(str1==str2); //true 
可以看出str1和str2是指向同一個對象的。 

String str1 =new String ("abc"); 
String str2 =new String ("abc"); 
System.out.println(str1==str2); // false 
用new的方式是生成不同的對象。每一次生成一個。 


因此用第一種方式創建多個”abc”字符串,在內存中其實只存在一個對象而已. 這種寫法有利與節省內存空間. 同時它可以在一定程度上提高程序的運行速度,因爲JVM會自動根據棧中數據的實際情況來決定是否有必要創建新對象。而對於String str = new String("abc");的代碼,則一概在堆中創建新對象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要創建新對象,從而加重了程序的負擔。 

另一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = "abc";的格式定義類時,總是想當然地認爲,創建了String類的對象str。擔心陷阱!對象可能並沒有被創建!而可能只是指向一個先前已經創建的 對象。只有通過new()方法才能保證每次都創建一個新的對象。 
由於String類的immutable性質,當String變量需要經常變換其值時,應該考慮使用StringBuffer類,以提高程序效率。 



其它答案:

(一)
第一,從軟件設計的角度看,棧代表了處理邏輯,而堆代表了數據。這樣分開,使得處理邏輯更爲清晰。分而治之的思想。這種隔離、模塊化的思想在軟件設計的方方面面都有體現。

第二,堆與棧的分離,使得堆中的內容可以被多個棧共享(也可以理解爲多個線程訪問同一個對象)。這種共享的收益是很多的。一方面這種共享提供了一種有效的數據交互方式(如:共享內存),另一方面,堆中的共享常量和緩存可以被所有棧訪問,節省了空間。

第三,棧因爲運行時的需要,比如保存系統運行的上下文,需要進行地址段的劃分。由於棧只能向上增長,因此就會限制住棧存儲內容的能力。而堆不同,堆中的對象是可以根據需要動態增長的,因此棧和堆的拆分,使得動態增長成爲可能,相應棧中只需記錄堆中的一個地址即可。

第四,面向對象就是堆和棧的完美結合。其實,面向對象方式的程序與以前結構化的程序在執行上沒有任何區別。但是,面向對象的引入,使得對待問題的思考方式發生了改變,而更接近於自然方式的思考。當我們把對象拆開,你會發現,對象的屬性其實就是數據,存放在堆中;而對象的行爲(方法),就是運行邏輯,放在棧中。我們在編寫對象的時候,其實即編寫了數據結構,也編寫的處理數據的邏輯。不得不承認,面向對象的設計,確實很美。

(二)

堆是先進先出,而棧是先進後處 

1. 棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放數據的地方。與C++不同,Java自動管理棧和堆,程序員不能直接地設置棧或堆。 

2. 棧的優勢是,存取速度比堆要快,僅次於直接位於CPU中的寄存器。但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的,缺乏靈活性。另外,棧數據可以共享,詳見第3點。堆的優勢是可以動態地分配內存大小,生存期也不必事先告訴編譯器,Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是,由於要在運行時動態分配內存,存取速度較慢

(三)

Java把內存劃分成兩種:一種是棧內存,一種是堆內存。

在函數中定義的一些基本類型的變量和對象的引用變量都在函數的棧內存中分配。

當在一段代碼塊定義一個變量時,Java就在棧中爲這個變量分配內存空間,當超過變量的作用域後,Java會自動釋放掉爲該變量所分配的內存空間,該內存空間可以立即被另作他用。

堆內存用來存放由new創建的對象和數組。

在堆中分配的內存,由Java虛擬機的自動垃圾回收器來管理。

在堆中產生了一個數組或對象後,還可以在棧中定義一個特殊的變量,讓棧中這個變量的取值等於數組或對象在堆內存中的首地址,棧中的這個變量就成了數組或對象的引用變量。

引用變量就相當於是爲數組或對象起的一個名稱,以後就可以在程序中使用棧中的引用變量來訪問堆中的數組或對象。
(四)

heap堆:用來存放new出來的東西
stack棧:局部變量。
data segment:靜態變量,字符串常量。
code segment:存放代碼
(五)

例如 String str = new String("test");
這條語句,它的執行過程是先在堆上new 了一個值爲"test"的String對象,然後棧上又新建一個str
來指向上面新建的"test"對象,即str是"test"的引用。
所以Java中對象的新建都是在堆上進行的,對象的引用一般都是在棧上。一般每個方法的調用都會獨立有一個棧來保存str這樣的對象的引用變量,在方法返回後,棧會清空,所以引用變量會被清空掉,這是堆上的對象,如果沒有其他的引用變量引用它,就會被Gc在某個合適的時候gc掉。
上面說的就是棧和堆的作用在程序執行過程中。

(六)

<pre class="reply-text mb10" id="content-916656688" name="code" style="white-space: pre-wrap; word-wrap: break-word;">堆上分配的是不定大小的對象,大小不固定
基本數據類型(int,short)什麼的都在棧上,棧上對象的大小是固定的
堆上對象的引用也在棧上,如果堆上的對象在棧上沒有了引用,他就被GC回收了


(七)

堆是由垃圾回收來負責的,堆的優勢是可以動態地分配內存大小,生存期也不必事先告訴編譯器,因爲它是在運行時 動態分配內存的,Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是,由於要在運行時動態分配內存,存取速度較慢。 

棧的優勢是,存取速度比堆要快,僅次於寄存器,棧數據可以共享。但缺點是,存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的,缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本類 型的變量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和對象句柄。 
(八)

>>>堆棧。駐留於常規 RAM(隨機訪問存儲器)區域,但可通過它的“堆棧指針”獲得處理的直接支持。堆 棧指針若向下移,會創建新的內存;若向上移,則會釋放那些內存。這是一種特別快、特別有效的數據保存方式,僅次於寄存器。創建程序時,Java 編譯器必須準確地知道堆棧內保存的所有數據的“長度”以及“存 在時間”。這是由於它必須生成相應的代碼,以便向上和向下移動指針。這一限制無疑影響了程序的靈活 性,所以儘管有些 Java 數據要保存在堆棧裏——特別是對象句柄,但 Java 對象並不放到其中。 
>>>堆。一種常規用途的內存池(也在 RAM 區域),其中保存了 Java 對象。和堆棧不同,“內存堆”或 “堆”(Heap)最吸引人的地方在於編譯器不必知道要從堆裏分配多少存儲空間,也不必知道存儲的數據要 在堆裏停留多長的時間。因此,用堆保存數據時會得到更大的靈活性。要求創建一個對象時,只需用new 命 令編制相關的代碼即可。執行這些代碼時,會在堆裏自動進行數據的保存。當然,爲達到這種靈活性,必然 會付出一定的代價:在堆裏分配存儲空間時會花掉更長的時間!

(九)

一、預備知識—程序的內存分配 
一個由c/C++編譯的程序佔用的內存分爲以下幾個部分 
1、棧區(stack)— 由編譯器自動分配釋放 ,存放函數的參數值,局部變量的值等。其操作方式類似於數據結構中的棧。 
2、堆區(heap) — 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結束時可能由OS回收 。注意它與數據結構中的堆是兩回事,分配方式倒是類似於鏈表,呵呵。 
3、全局區(靜態區)(static)—,全局變量和靜態變量的存儲是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態變量在一塊區域, 未初始化的全局變量和未初始化的靜態變量在相鄰的另一塊區域。 - 程序結束後有系統釋放 
4、文字常量區 —常量字符串就是放在這裏的。 程序結束後由系統釋放 
5、程序代碼區—存放函數體的二進制代碼。 

二、例子程序 
這是一個前輩寫的,非常詳細 
//main.cpp 
int a = 0; 全局初始化區 
char *p1; 全局未初始化區 
main() 

int b; 棧 
char s[] = "abc"; 棧 
char *p2; 棧 
char *p3 = "123456"; 123456在常量區,p3在棧上。 
static int c =0; 全局(靜態)初始化區 
p1 = (char *)malloc(10); 
p2 = (char *)malloc(20); 
分配得來得10和20字節的區域就在堆區。 
strcpy(p1, "123456"); 123456放在常量區,編譯器可能會將它與p3所指向的"123456"優化成一個地方。 

二、堆和棧的理論知識 
2.1申請方式 
stack: 
由系統自動分配。 例如,聲明在函數中一個局部變量 int b; 系統自動在棧中爲b開闢空間 
heap: 
需要程序員自己申請,並指明大小,在c中malloc函數 
如p1 = (char *)malloc(10); 
在C++中用new運算符 
如p2 = (char *)malloc(10); 
但是注意p1、p2本身是在棧中的。 
2.2 
申請後系統的響應 
棧:只要棧的剩餘空間大於所申請空間,系統將爲程序提供內存,否則將報異常提示棧溢出。 
堆:首先應該知道操作系統有一個記錄空閒內存地址的鏈表,當系統收到程序的申請時, 
會遍歷該鏈表,尋找第一個空間大於所申請空間的堆結點,然後將該結點從空閒結點鏈表中刪除,並將該結點的空間分配給程序,另外,對於大多數系統,會在這塊內存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的delete語句才能正確的釋放本內存空間。另外,由於找到的堆結點的大小不一定正好等於申請的大小,系統會自動的將多餘的那部分重新放入空閒鏈表中。 
2.3申請大小的限制 
棧:在Windows下,棧是向低地址擴展的數據結構,是一塊連續的內存的區域。這句話的意思是棧頂的地址和棧的最大容量是系統預先規定好的,在 WINDOWS下,棧的大小是2M(也有的說是1M,總之是一個編譯時就確定的常數),如果申請的空間超過棧的剩餘空間時,將提示overflow。因此,能從棧獲得的空間較小。 
堆:堆是向高地址擴展的數據結構,是不連續的內存區域。這是由於系統是用鏈表來存儲的空閒內存地址的,自然是不連續的,而鏈表的遍歷方向是由低地址向高地址。堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存。由此可見,堆獲得的空間比較靈活,也比較大。 
2.4申請效率的比較: 
棧由系統自動分配,速度較快。但程序員是無法控制的。 
堆是由new分配的內存,一般速度比較慢,而且容易產生內存碎片,不過用起來最方便. 
另外,在WINDOWS下,最好的方式是用VirtualAlloc分配內存,他不是在堆,也不是在棧是直接在進程的地址空間中保留一快內存,雖然用起來最不方便。但是速度快,也最靈活 
2.5堆和棧中的存儲內容 
棧: 在函數調用時,第一個進棧的是主函數中後的下一條指令(函數調用語句的下一條可執行語句)的地址,然後是函數的各個參數,在大多數的C編譯器中,參數是由右往左入棧的,然後是函數中的局部變量。注意靜態變量是不入棧的。 
當本次函數調用結束後,局部變量先出棧,然後是參數,最後棧頂指針指向最開始存的地址,也就是主函數中的下一條指令,程序由該點繼續運行。 
堆:一般是在堆的頭部用一個字節存放堆的大小。堆中的具體內容有程序員安排。 
2.6存取效率的比較 

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa"; 
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb"; 
aaaaaaaaaaa是在運行時刻賦值的; 
而bbbbbbbbbbb是在編譯時就確定的; 
但是,在以後的存取中,在棧上的數組比指針所指向的字符串(例如堆)快。 
比如: 
#include <stdio.h> 
void main() 

char a = 1; 
char c[] = "1234567890"; 
char *p ="1234567890"; 
a = c[1]; 
a = p[1]; 
return; 

對應的彙編代碼 
10: a = c[1]; 
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh] 
0040106A 88 4D FC mov byte ptr [ebp-4],cl 
11: a = p[1]; 
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr [ebp-14h] 
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1] 
00401073 88 45 FC mov byte ptr [ebp-4],al 
第一種在讀取時直接就把字符串中的元素讀到寄存器cl中,而第二種則要先把指針值讀到edx中,在根據edx讀取字符,顯然慢了。 


2.7小結: 
堆和棧的區別可以用如下的比喻來看出: 
使用棧就象我們去飯館裏吃飯,只管點菜(發出申請)、付錢、和吃(使用),吃飽了就走,不必理會切菜、洗菜等準備工作和洗碗、刷鍋等掃尾工作,他的好處是快捷,但是自由度小。 
使用堆就象是自己動手做喜歡吃的菜餚,比較麻煩,但是比較符合自己的口味,而且自由度大。 

堆和棧的區別主要分: 
操作系統方面的堆和棧,如上面說的那些,不多說了。 
還有就是數據結構方面的堆和棧,這些都是不同的概念。這裏的堆實際上指的就是(滿足堆性質的)優先隊列的一種數據結構,第1個元素有最高的優先權;棧實際上就是滿足先進後出的性質的數學或數據結構。 
雖然堆棧,堆棧的說法是連起來叫,但是他們還是有很大區別的,連着叫只是由於歷史的原因。

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