2022年Java中堆与栈的区别 .pdf

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1、1. 栈(stack)与堆 (heap)都是 Java用来在 Ram中存放数据的地方。与 C+不同， Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。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，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。另外，栈数据可以共享，详见第3点。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， 由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。3. Java中的数据类型有两种。一种是基本类型(primitive types), 共有 8种， 即 int, s

2、hort, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并没有string 的基本类型 )。这种类型的定义是通过诸如int a = 3; long b = 255L;的形式来定义的，称为自动变量。值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。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，就存在于栈中。另外，栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈

3、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，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，便将b 直接指向 3 的地址。这样，就出现了a 与 b 同时均指向3 的情况。特别注意的是， 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， 如果一个对象引用变量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

4、。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的值也跟着改变的情况。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。另一种是包装类数据， 如 Integer, String, Double 等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于堆中，Java用 new()语句来显示地告诉编译器，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

5、的时间。4. String 是一个特殊的包装类数据。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 (作为对比， 在 JDK 5.0之前，你从未见过Integer i = 3;的表达式，因为类与字面值是不能通用的，除了String。而在 JDK 5.0中，这种表达式是可以的！因为编译器在后台进行Integer i = new Integer(3) 的转换 )。 前者是规范的类的创建过程，即在 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。Java 中的有些类，如DateFo

6、rmat 类，可以通过该类的getInstance()方法来返回一个新创建的类，似乎违反了此原则。 其实不然。 该类运用了单例模式来返回类的实例，只不过这个实例是在该类名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 内部通过 new()来创建的，而 getInstance()向外部隐藏了此细节。 那为什么在String str = abc ；中，并没有通过new()来创建实例，是不是违反了上述原则？其实没有。5. 关于 Stri

7、ng str = abc 的内部工作。Java内部将此语句转化为以下几个步骤：(1)先定义一个名为str 的对 String 类的对象引用变量：String str；(2)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o，并将 o 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o。如果已经有了值为abc的地址，则查找对象o，并返回 o 的地址。(3)将 str 指向对象o 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

8、字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用！为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。String str1 = abc; String str2 = abc; System.out.println(str1=str2); /true 注意，我们这里并不用str1.equals(str2) ；的方式， 因为这将比较两个字符串的值是否相等。 =号，根据 JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。而我们在这里要看的是，str1 与 str2 是否都指向了同一个对象。结果说明， JVM 创建了两个引用str1 和 str2，但只创建了一个对象，而且两个引用都指向

9、了这个对象。我们再来更进一步，将以上代码改成：String str1 = abc; String str2 = abc; str1 = bcd; System.out.println(str1 + , + str2); /bcd, abc System.out.println(str1=str2); /false 这就是说，赋值的变化导致了类对象引用的变化，str1 指向了另外一个新对象！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，其字符串的值指向这个地址。事实上， String

10、类被设计成为不可改变(immutable) 的类。如果你要改变其值，可以，但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。这个创建过程虽说是完全自动进行的，但它毕竟占用了更多的时间。在对时间要求比较敏感的环境中，会带有一定的不良影响。再修改原来代码：String str1 = abc; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - String str2 = abc; str1 = bc

11、d; String str3 = str1; System.out.println(str3); /bcd String str4 = bcd; System.out.println(str1 = str4); /true str3 这个对象的引用直接指向str1 所指向的对象 (注意，str3 并没有创建新对象)。 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，这回str4 也没有创建新的对象，从而再次实现栈中数据的共享。我们再接着看以下的代码。String str1 = new String(abc); String

12、str2 = abc; System.out.println(str1=str2); /false 创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。String str1 = abc; String str2 = new String(abc); System.out.println(str1=str2); /false 创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。以上两段代码说明，只要是用new()来新建对象的，都会在堆中创建，而且其字符串是单独存值的，即使与栈中的数据相同，也不会与栈中的数据共享。6. 数据类型包装类的值不可修改。不仅仅是String 类

13、的值不可修改，所有的数据类型包装类都不能更改其内部的值。7. 结论与建议：(1)我们在使用诸如String str = abc ；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了 String 类的对象str。担心陷阱！ 对象可能并没有被创建！唯一可以肯定的是，指向String类的引用被创建了。至于这个引用到底是否指向了一个新的对象，必须根据上下文来考虑，除非你通过new()方法来显要地创建一个新的对象。因此，更为准确的说法是，我们创建了一个指向String 类的对象的引用变量str，这个对象引用变量指向了某个值为abc的 String类。清醒地认识到这一点对排除程序中难以发现的bug 是很有帮助

14、的。(2)使用 String str = abc ；的方式，可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String(abc) ；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象， 从而加重了程序的负担。这个思想应该是享元模式的思想，但 JDK的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。(3)当比较包装类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用=。(4)由于 String 类的 immutable 性质，当 String 变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer 类，以提高程序效率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -