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武汉it培训：如何理解Java堆栈？

发布：武汉IT培训
来源：达内新闻
时间：2016-04-27 09:55

    堆栈的概念是逻辑上，在完全符合Java规范的Java处理器面世之前，所有Java虚拟机提供的内容都是由软件模拟出来的。本文由武汉it培训专家就为大家详细解读一下Java堆栈：

    Java把内存划分成两种：一种是栈内存，一种是堆内存。

    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在函数的栈内存中分配。

    当在一段代码块定义一个变量时，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所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。

    堆内存用来存放由new创建的对象和数组。

    在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。

    声明对象时，就是先在栈中定义一个特殊的变量，不指向任何内存地址，然后在堆中产生了一个数组或对象后，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址。

    引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。

    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。

    概念说完了，来看具体区别：

    1、数据结构上的不同

    堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构。

    栈就像装数据的桶或箱子，它是一种具有后进先出性质的数据结构，也就是说后存放的先取，先存放的后取。这就如同我们要取出放在箱子里面底下的东西(放入的比较早的物体)，我们首先要移开压在它上面的物体(放入的比较晚的物体)。

    堆像一棵倒过来的树，是一种经过排序的树形数据结构，每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构，是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小(或最大)，且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性，常用来实现优先队列，堆的存取是随意，这就如同我们在图书馆的书架上取书，虽然书的摆放是有顺序的，但是我们想取任意一本时不必像栈一样，先取出前面所有的书，书架这种机制不同于箱子，我们可以直接取出我们想要的书。

    2、安全性

    堆很灵活，但是不安全。对于对象，我们要动态地创建、销毁，不能说后创建的对象没有销毁，先前创建的对象就不能销毁，那样的话我们的程序就寸步难行，所以Java中用堆来存储对象。而一旦堆中的对象被销毁，我们继续引用这个对象的话，就会出现著名的NullPointerException，这就是堆的缺点——错误的引用逻辑只有在运行时才会被发现。

    栈不灵活，但是很严格，是安全的，易于管理。因为只要上面的引用没有销毁，下面引用就一定还在，所以，在栈中，上面引用永远可以通过下面引用来查找对象，同时如果确认某一区间的内容会一起存在、一起销毁，也可以上下互相引用。在大部分程序中，都是先定义的变量、引用先进栈，后定义的后进栈，同时，区块内部的变量、引用在进入区块时压栈，区块结束时出栈，理解了这种机制，我们就可以很方便地理解各种编程语言的作用域的概念了，同时这也是栈的优点——错误的引用逻辑在编译时就可以被发现。

    3、效率与灵活性不同

    Java的堆是一个运行时数据区，类的对象从中分配空间。这些对象通过new等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放，而是由垃圾回收来负责的。

    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。

    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；

    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。

    4、栈数据可以共享。

    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。

    武汉it培训专家提醒同学们，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。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。

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