java内存堆栈的区别

  1. 栈(stack)与堆(heap)都是Java在内存中存放数据的形式,当一个方法执行时,每个方法都会建立自己的内存栈,在这个方法内定义的变量将会逐个放入这块内存里,随着方法的执行结束,这个方法的内存栈也就随之销毁了。
  2. 栈的优势是存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器,但缺点是,存放在栈中的数据的大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。堆的优势是可以动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是,由于要在运行的时候动态分配内存,存取速度较慢。
  3. Java中的数据类型有两种,一种是基本类型,共有8种,即int,short,long,byte,float,double,boolean,char,另一种是引用类型,包括类,接口和数组,基本数据类型的数据存放在栈内的一个变量中,即在栈内分配内存空间,直接存储所包含的值,其值代表数据本身,而一个引用类型的数据的值会存放在堆中,变量名会存放在栈中,变量名在栈中的内容是值在堆中的地址。
  4. 包装类型是一种类数据类型,例如Integer,String,Double。基本数据类型的定义是通过诸如int a=3的形式,称为自动变量,自动变量存放的是字面值,不是类的实例,即不是类的引用,这里没有类的存在。如int a=3,这里的a是一个指向int类型的引用,指向3这个字面值。这些字面值的数据,由于大小可知,生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面,程序块退出后,字段值就消失了),出于追求速度的原因,就存放在栈中。
    另外,栈有一个很重要的特性,就是存放在栈中的数据可以共享,假设我们同时定义int a=3;int b=3;编译器先处理int a=3,首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找有没有字面值为3的地址,如果没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址,接着处理int b=3;在创建完b的引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,所以b会直接指向3的地址,这样就出现了a与b同时指向3的情况。
    需要注意的是,这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象,如果一个对象的引用修改了这个对象的内部状态,那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反,通过字面值的引用来修改其值,不会导致另一个指向此字面值的引用也跟着改变的情况。如上例,我们定义完a与b的值后,再令a=4;那么b不会等于4,还是等于3,在编译器内部,遇到a=4时,它就会重新搜索栈中是否有4的字面值,如果没有,重新开辟地址存放4的值;如果已经有了,则直接将a指向这个地址,因此a值的改变不会影响到b的值。
    对于另一种包装类的数据类型来说,这些类数据全部存放在堆种,Java用new()语句来显式的告诉编译器,在运行时才根据需要动态创建,因此比较灵活,但缺点是要占用更多的时间。
  5. String是一个特殊的包装类型,对于String类型,即可以用String str=new String(“abc”)的形式来创建,也可以用String str="abc"的形式来创建。(对于Integer i=3,编译器在后台会进行Integ i=new Integer(3)的转换)在Java中,一切都是对象,而对象是类的实例,全部通过new()的形式来创建。
    关于String str="abc"的内部工作,Java内部将此语句转化为以下几个步骤:
    首先定义一个名为str的对String类的对象引用变量:String str
    接着在栈中查找有没有存放值为"abc"的地址,如果没有,则开辟一个存放字面值为"abc"的地址,接着创建一个新的String类的对象x,并将x的字符串值指向这个地址,而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象x,如果已经有了值为"abc"的地址,则查找对象x,并返回x的地址
    最后将str指向对象x的地址。值得注意的是,一般String类中字符串值都是直接存值的。但像String str="abc"这种场合下,其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用。我们可以通过以下的一组代码来进行验证:
String str1="abc";
String str2="abc";
System.out.println(str1==str2);

输出结果:
true

注意,这里我们没有使用str1.equals(str2)的方式,因为这将比较两个字符串的值是否相等。而使用==号,只有在两个引用都指向了同一个对象的时候才会返回真值。通过上面的结果我们可以知道,JVM创建了两个引用str1和str2,但是只创建了一个对象,而且这两个引用都指向了这个对象。

String str1="abc";
String str2="abc";
str1="bcd";
System.out.println(str1+","+str2);
System.out.println(str1==str2);

输出:
bcd,abc
false

以上说明赋值的变换导致了类对象引用的变化,str1指向了另外一个对象,而str2仍旧指向原来的对象。上例中,当我们将str1的值改为"bcd"时,JVM发现在栈中没有存放该值的地址,便开辟了这个地址,并创建了一个新的对象,其字符串的值指向了这个地址。事实上,String类被设计成为不可改变(immutable)的类,如果要改变其值,可以,但是JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象,然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。

String str1="abc";
String str2="abc";
str1="bcd";
String str3=str1;
System.out.println(str3);
String str4="bcd";
System.out.println(str1==str4);

输出:
bcd
true

str3这个对象的引用直接指向str1所指向的对象(注意,str3没有创建新对象)。当str1改完其值后,再创建一个String的引用str4,并指向因str1修改值而创建的新的对象。可以发现,这次str4也没有创建新的对象,从而再次实现栈中数据的共享。

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