Java中的堆、棧和堆棧的區別是什么

這篇文章將為大家詳細講解有關Java中的堆、棧和堆棧的區別是什么，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

在正式內容開始之前要說明一點，我們經常所說的堆棧堆棧是堆和棧統稱，堆是堆，棧是棧，合在一起統稱堆棧；

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，僅次于直接位于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，由于要 在運行時動態分配內存，存取速度較慢。

3. Java中的數據類型有兩種。

一種是基本類型(primitive types), 共有8種，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并沒有string的基本類型)。這種類型的定義是通過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自動變量。值得注意的是，自動變量存的是字面值，不是類的實例，即不是類的引用，這里并沒有類的存在。如int a = 3; 這里的a是一個指向int類型的引用，指向3這個字面值。這些字面值的數據，由于大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個程序塊里面，程序塊退出 后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于棧中。

另外，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為a的引用，然后查找有沒有字面值為3的地址，沒找到，就開辟一個存放3這個字面值的地址，然后將a指向3的地址。接著處 理int b = 3；在創建完b的引用變量后，由于在棧中已經有3這個字面值，便將b直接指向3的地址。這樣，就出現了a與b同時均指向3的情況。

特別注意的是，這種字面值的引用與類對象的引用不同。假定兩個類對象的引用同時指向一個對象，如果一個對象引用變量修改了這個對象的內部狀態，那么另 一個對象引用變量也即刻反映出這個變化。相反，通過字面值的引用來修改其值，不會導致另一個指向此字面值的引用的值也跟著改變的情況。如上例，我們定義完 a與b的值后，再令a=4；那么，b不會等于4，還是等于3。在編譯器內部，遇到a=4；時，它就會重新搜索棧中是否有4的字面值，如果沒有，重新開辟地 址存放4的值；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。

另一種是包裝類數據，如Integer, String, Double 等將相應的基本數據類型包裝起來的類。這些類數據全部存在于堆中，Java用new()語句來顯示地告訴編譯器，在運行時才根據需要動態創 建，因此比較靈活，但缺點是要占用更多的時間。

4. String是一個特殊的包裝類數據。即可以用String str = new String("abc");的形式來創建，也可以用String str = "abc"；的形式來創建(作為對比，在JDK 5.0之前，你從未見過Integer i = 3;的表達式，因為類與字面值是不能通用的，除了String。而在JDK 5.0中，這種表達式是可以的！因為編譯器在后臺進行Integer i = new Integer(3)的轉換)。前者是規范的類的創建過程，即在Java中，一切都是對象，而對象是類的實例，全部通過new()的形式來創建。Java 中的有些類，如DateFormat類，可以通過該類的getInstance()方法來返回一個新創建的類，似乎違反了此原則。其實不然。該類運用了單 例模式來返回類的實例，只不過這個實例是在該類內部通過new()來創建的，而getInstance()向外部隱藏了此細節。那為什么在String str = "abc"；中，并沒有通過new()來創建實例，是不是違反了上述原則？其實沒有。

5. 關于String str = "abc"的內部工作。Java內部將此語句轉化為以下幾個步驟：

(1)先定義一個名為str的對String類的對象引用變量：String str；

(2)在棧中查找有沒有存放值為"abc"的地址，如果沒有，則開辟一個存放字面值為"abc"的地址，接著創建一個新的String類的對象o，并 將o的字符串值指向這個地址，而且在棧中這個地址旁邊記下這個引用的對象o。如果已經有了值為"abc"的地址，則查找對象o，并返回o的地址。

(3)將str指向對象o的地址。

值得注意的是，一般String類中字符串值都是直接存值的。但像String str = "abc"；這種場合下，其字符串值卻是保存了一個指向存在棧中數據的引用！

為了更好地說明這個問題，我們可以通過以下的幾個代碼進行驗證。

 String str1 = "abc"; 
 String str2 = "abc"; 
 System.out.println(str1==str2); //true

注意，我們這里并不用str1.equals(str2)；的方式，因為這將比較兩個字符串的值是否相等。==號，根據JDK的說明，只有在兩個引用都指向了同一個對象時才返回真值。而我們在這里要看的是，str1與str2是否都指向了同一個對象。
結果說明，JVM創建了兩個引用str1和str2，但只創建了一個對象，而且兩個引用都指向了這個對象。

我們再來更進一步，將以上代碼改成：

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

這就是說，賦值的變化導致了類對象引用的變化，str1指向了另外一個新對象！而str2仍舊指向原來的對象。上例中，當我們將str1的值改為"bcd"時，JVM發現在棧中沒有存放該值的地址，便開辟了這個地址，并創建了一個新的對象，其字符串的值指向這個地址。

事實上，String類被設計成為不可改變(immutable)的類。如果你要改變其值，可以，但JVM在運行時根據新值悄悄創建了一個新對象，然 后將這個對象的地址返回給原來類的引用。這個創建過程雖說是完全自動進行的，但它畢竟占用了更多的時間。在對時間要求比較敏感的環境中，會帶有一定的不良 影響。

再修改原來代碼：

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

str3這個對象的引用直接指向str1所指向的對象(注意，str3并沒有創建新對象)。當str1改完其值后，再創建一個String的引用 str4，并指向因str1修改值而創建的新的對象。可以發現，這回str4也沒有創建新的對象，從而再次實現棧中數據的共享。

我們再接著看以下的代碼。

1 String str1 = new String("abc"); 
2 String str2 = "abc"; 
3 System.out.println(str1==str2); //false

創建了兩個引用。創建了兩個對象。兩個引用分別指向不同的兩個對象。

1 String str1 = "abc"; 
2 String str2 = new String("abc"); 
3 System.out.println(str1==str2); //false

創建了兩個引用。創建了兩個對象。兩個引用分別指向不同的兩個對象。

以上兩段代碼說明，只要是用new()來新建對象的，都會在堆中創建，而且其字符串是單獨存值的，即使與棧中的數據相同，也不會與棧中的數據共享。

6. 數據類型包裝類的值不可修改。不僅僅是String類的值不可修改，所有的數據類型包裝類都不能更改其內部的值。

7. 結論與建議：

(1)我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時，總是想當然地認為，我們創建了String類的對象str。擔心陷阱！對象可能并沒有被創建！唯一可以肯定的是，指向 String類的引用被創建了。至于這個引用到底是否指向了一個新的對象，必須根據上下文來考慮，除非你通過new()方法來顯要地創建一個新的對象。因 此，更為準確的說法是，我們創建了一個指向String類的對象的引用變量str，這個對象引用變量指向了某個值為"abc"的String類。清醒地認 識到這一點對排除程序中難以發現的bug是很有幫助的。

(2)使用String str = "abc"；的方式，可以在一定程度上提高程序的運行速度，因為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。而對于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。這個思想應該是 享元模式的思想，但JDK的內部在這里實現是否應用了這個模式，不得而知。

(3)當比較包裝類里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==。

(4)由于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。

棧(stack):是一個先進后出的數據結構,通常用于保存方法(函數)中的參數,局部變量.
在java中,所有基本類型和引用類型都在棧中存儲.棧中數據的生存空間一般在當前scopes內(就是由{...}括起來的區域).

堆(heap):是一個可動態申請的內存空間(其記錄空閑內存空間的鏈表由操作系統維護),C中的malloc語句所產生的內存空間就在堆中.

在java中,所有使用new xxx()構造出來的對象都在堆中存儲,當垃圾回收器檢測到某對象未被引用,則自動銷毀該對象.所以,理論上說java中對象的生存空間是沒有限制的,只要有引用類型指向它,則它就可以在任意地方被使用.

在JAVA中，有六個不同的地方可以存儲數據：

1、寄存器（register）。這是最快的存儲區，因為它位于不同于其他存儲區的地方——處理器內部。但是寄存器的數量極其有限，所以寄存器由編譯器根據需求進行分配。你不能直接控制，也不能在程序中感覺到寄存器存在的任何跡象。

2. 棧（stack）。位于通用RAM中，但通過它的“棧指針”可以從處理器哪里獲得支持。棧指針若向下移動，則分配新的內存；若向上移動，則釋放那些 內存。這是一種快速有效的分配存儲方法，僅次于寄存器。創建程序時候，JAVA編譯器必須知道存儲在棧內所有數據的確切大小和生命周期，因為它必須生成 相應的代碼，以便上下移動棧指針。這一約束限制了程序的靈活性，所以雖然某些JAVA數據存儲在棧中——特別是對象引用，但是JAVA對象不存儲其 中。

3. 堆（heap）。一種通用性的內存池（也存在于RAM中），用于存放所以的JAVA對象。堆不同于棧的好處是：編譯器不需要知道要從堆里分配多少存儲區 域，也不必知道存儲的數據在堆里存活多長時間。因此，在堆里分配存儲有很大的靈活性。當你需要創建一個對象的時候，只需要new寫一行簡單的代碼，當執行 這行代碼時，會自動在堆里進行存儲分配。當然，為這種靈活性必須要付出相應的代碼。用堆進行存儲分配比用堆棧進行存儲存儲需要更多的時間。

4. 靜態存儲（static storage）。這里的“靜態”是指“在固定的位置”。靜態存儲里存放程序運行時一直存在的數據。你可用關鍵字static來標識一個對象的特定元素是靜態的，但JAVA對象本身從來不會存放在靜態存儲空間里。

5. 常量存儲（constant storage）。常量值通常直接存放在程序代碼內部，這樣做是安全的，因為它們永遠不會被改變。有時，在嵌入式系統中，常量本身會和其他部分分割離開，所以在這種情況下，可以選擇將其放在ROM中

6. 非RAM存儲。如果數據完全存活于程序之外，那么它可以不受程序的任何控制，在程序沒有運行時也可以存在。
就速度來說，有如下關系：

寄存器 < 棧 < 堆 < 其他

『上面這段話摘取之《Thinking in Java》』

在這里，主要要說下堆與棧的關系：

堆：堆是heap，是所謂的動態內存，其中的內存在不需要時可以回收，以分配給新的內存請求，其內存中的數據是無序的，即先分配的和隨后分配的內存并沒有什么必然的位置關系，釋放時也可以沒有先后順序。一般由使用者自由分配，malloc分配的就是堆，需要手動釋放。

棧:就是STACK。實際上是只有一個出入口的隊列，即后進先出（First In Last Out），先分配的內存必定后釋放。一般由，由系統自動分配，存放存放函數的參數值，局部變量等，自動清除。

還有，堆是全局的，棧是每個函數進入的時候分一小塊，函數返回的時候就釋放了，靜態和全局變量，new 得到的變量，都放在堆中，局部變量放在堆棧中，所以函數返回，局部變量就全沒了。

其實在實際應用中，棧多用來存儲方法的調用。而堆則用于對象的存儲。

JAVA中的基本類型，其實需要特殊對待。因為，在JAVA中，通過new創建的對象存儲在“堆”中，所以用new 創建一個小的、簡單的變量，如基本類型等，往往不是很有效。因此，在JAVA中，對于這些類型，采用了與C、C++相同的方法。也就是說，不用new 來創建，而是創建一個并非是“引用”的“自動”變量。這個變量擁有它的“值”，并置于棧中，因此更高效。

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