堆和栈 内存分配 heap stack

时间:2024-08-15 18:04:14

Java中的堆和栈

        在【函数】中定义的一些【基本类型的变量】和【对象的引用变量】都是在函数的【栈内存】中分配的。当在一段代码块中定义一个变量时,java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,java会【自动】释放掉为该变量分配的内存空间,该内存空间可以立刻被另作他用。
        【堆内存】用于存放由new创建的【对象和数组】。在堆中分配的内存,由【java虚拟机】自动垃圾回收器来管理。
        在【堆】中产生了一个数组或者对象后,还可以在【栈】中定义一个【特殊的变量】,这个变量的取值等于数组或者对象在堆内存中的首地址,在栈中的这个特殊的变量就变成了数组或者对象的【引用变量】,以后就可以在程序中使用栈内存中的引用变量,来访问堆中的数组或者对象。引用变量相当于为数组或者对象起的一个【别名】,或者代号。
        【引用变量是普通变量】,定义时在栈中分配内存,【引用变量在程序运行到作用域外释放】。而数组&对象本身在堆中分配,即使程序运行到使用new产生数组和对象的语句所在的代码块之外,数组和对象【本身】占用的堆内存也不会被释放(注意,此时仅仅是引用变量被释放了),数组和对象在没有引用变量指向它的时候,才变成【垃圾】(垃圾就是指未回收的、之后不会再使用的对象)。虽然垃圾不会再被使用,但是仍然占着内存,在随后的一个【不确定】的时间被垃圾回收器释放掉。这个也是java比较占内存的主要原因!

  栈与堆都是Java用来在内存中存放数据的地方。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。
  Java的堆是一个运行时数据区,类的对象从中分配空间。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,因为它是在运行时动态分配内存的,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。
  栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享。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。栈中主要存放一些基本类型的变量和对象句柄。

        栈有一个很重要的特殊性,就是存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,然后查找栈中是否有3这个值,如果没找到,就将3存放进来,然后将a指向3。
        接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,因为在栈中已经有3这个值,便将b直接指向3。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况。
        这时,如果再令a=4;那么编译器会重新搜索栈中是否有4这个值,如果没有,则将4存放进来,并令a指向4;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。
        要注意这种数据的【共享】与两个对象的【引用】同时指向一个对象的这种共享是不同的,因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的,它有利于节省空间。而一个引用变量修改了这个对象的内部状态,会影响到另一个引用变量。 

  按照编译原理的观点,程序运行时的内存分配有三种策略,分别是静态的,栈式的,和堆式的。
  静态存储分配是指在【编译时】就能确定每个数据目标在【运行时】刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配【固定的】内存空间。这种分配策略要求程序代码中不允许有【可变数据结构】(比如可变数组)的存在,也不允许有【嵌套或者递归的结构】出现,因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求。
  栈式存储分配也可称为【动态】存储分配,是由一个类似于堆栈的运行栈来实现的。和静态存储分配相反,在栈式存储方案中,程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中【进入一个程序模块时】,必须知道该程序模块所需的数据区大小,才能够为其分配内存。和我们在数据结构所熟知的栈一样,栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。
  静态存储分配要求【在编译时】能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求【在过程的入口处】必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处【都无法确定】存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例。堆由【大片】的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放。

演示代码
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("1");//在【堆内存】中初始化一个对象,然后在【栈内存】中创建一个变量person,并让person指向此堆内存中的对象
        Person newPerson = person;//在【栈内存】中创建一个新的变量newPerson,赋值的含义为:让newPerson指向person所指向的堆内存中的同一个对象
        newPerson.name = "2";
        System.out.println(person.name + "-" + newPerson.name);//2-2
        newPerson = new Person("3");//在【堆内存】中初始化一个对象,然后让newPerson指向此对象,此时person所指向的对象还是之前的那个对象
        System.out.println(person.name + "-" + newPerson.name);//2-3
    }
    public static class Person {
        String name;
        public Person(String name) {
            this。name = name;
        }
    }
}

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