Java 堆疊記憶體與堆疊記憶體詳細介紹

 Java 中的堆疊和堆疊 Java把記憶體分割成兩種：一種是堆疊內存，一種是堆疊記憶體。

在函數中定義的一些基本類型的變數和物件的參考變數都是在函數的堆疊記憶體中分配。當在一段程式碼區塊中定義一個變數時，java就在堆疊中為這個變數分配記憶體空間，當超過變數的作用域後，java會自動釋放掉為該變數分配的記憶體空間，該記憶體空間可以立刻被另作他用。

堆記憶體用於存放由new建立的物件和陣列。在堆中分配的內存，由java虛擬機器自動垃圾回收器來管理。在堆中產生了一個數組或物件後，也可以在堆疊中定義一個特殊的變量，這個變數的取值等於數組或是物件在堆疊記憶體中的首地址，在堆疊中的這個特殊的變數就變成了數組或對象的引用變量，以後就可以在程式中使用棧內存中的引用變量來訪問堆中的數組或者對象，引用變量相當於為數組或者對象起的一個別名，或者代號。

引用變數是普通變量，定義時在堆疊中分配內存，並引用變數在程式運行到作用域外釋放。而數組＆物件本身在堆中分配，即使程式運行到使用new產生數組和物件的語句所在地程式碼區塊之外，數組和物件本身佔用的堆記憶體也不會被釋放，數組和物件在沒有引用變數指向它的時候，才變成垃圾，不能再被使用，但是仍然佔著內存，在隨後的一個不確定的時間被垃圾回收器釋放掉。這個也是java比較佔記憶體的主要原因，實際上，堆疊中的變數指向堆疊記憶體中的變量，這就是Java 中的指標!

Java 中的堆疊和堆疊 

Java把記憶體劃分成兩種：一種是棧內存，一種是堆疊內存。

       1.堆疊(stack)與堆疊(heap)都是Java用來在Ram中存放資料的地方。與C++不同，Java自動管理堆疊和堆，程式設計師不能直接設定棧或堆。

　　2. 棧的優點是，存取速度比堆疊要快，僅次於直接位於CPU中的暫存器。但缺點是，存在堆疊中的資料大小與存活期必須是確定的，缺乏彈性。另外，棧資料可以共享。堆的優點是可以動態地分配記憶體大小，生存期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資料。但缺點是，由於要在運行時動態分配內存，所以訪問速度較慢。  

　　3. Java中的資料型態有兩種。 

　　一種是基本型別(primitive types), 共有8種，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意， 
並沒有string的基本類型)。這種類型的定義是透過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自動變數。值得注意的是， 自動變數存的是字面值，不是類別的實例，即不是類別的引用，這裡並沒有類別的存在。如int a = 3; 這裡的a是一個指向int型別的引用， 

指向3這個字面值。這些字面值的數據，由於大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個程序塊裡面，程序塊退出後，字段值就消失了)， 

出於追求速度的原因，就存在於棧中。  

　　另外，棧有一個很重要的特殊性，就是存在棧中的資料可以共享。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查找變量為a的變量引用，然後有沒有單詞的引用面值為3的位址，沒找到，就開闢一個存放3這個字面值的位址，然後將a指向3的位址。接著處理int b = 3；在創建完b的引用變數後，由於在堆疊中已經有3這個字面值，因此將b直接指向3的位址 。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別物件的引用不同。假定兩個類別對象的引用同時指向一個對象，如果一個對象引用變數修改了這個 對象的內部狀態，那麼另一個對象引用變數也即刻反映出這個變化。相反，透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的值後，再令a=4；那麼，b不會等於4，還是等於3。在編譯器內部，遇到a=4；時，它就會重新搜尋堆疊中是否有4的字面值，如果沒有，重新開闢位址存放4的值；如果已經有了，則直接將a指向這個位址。因此a值的改變不會影 響到b的值。  

　　另一種是包裝類別數據，如Integer, String, Double等將相應的基本資料類型包裝起來的類別。這些類別資料全部存在於堆中，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，但缺點是要佔用更多的時間。 

在JAVA中，有六個不同的地方可以儲存資料：  

1. 暫存器（register）。這是最快的儲存區，因為它位於不同於其他儲存區的地方——處理器內部。但是寄存器的數量極為有限，所以 寄存器由編譯器根據需求進行分配。你不能直接控制，也不能感覺到程式中暫存器存在的任何跡象。  

2. 堆疊（stack）。位於通用RAM中，但透過它的「堆疊指標」可以從處理器哪裡獲得支援。堆疊指標若向下移動，則分配新的記憶體；若 向上移動，則釋放那些記憶體。這是一種快速有效的分配儲存方法，僅次於暫存器。創建程式時候，JAVA編譯器必須知道儲存在堆疊內所 有資料的確切大小和生命週期，因為它必須產生對應的程式碼，以便上下移動堆疊指標。這項約束限制了程式的靈活性，所以雖然某些JA VA資料儲存在堆疊中——特別是物件引用，但是JAVA物件並不會儲存其中。  

3. 堆（heap）。一種通用性的記憶體池（也存在於RAM中），用來存放所以的JAVA物件。堆不同於堆疊的好處是：編譯器不需要知道要從堆 里分配多少儲存區域，也不必知道儲存的資料在堆裡存活多久。因此，在堆里分配存儲有很大的靈活性。當你需要建立一個物件的時候 ，只需要new寫一行簡單的程式碼，當執行這行程式碼時，會自動在堆裡進行儲存分配。當然，要為這種彈性必須付出相應的程式碼。用堆進行 儲存分配比用堆疊進行儲存儲存需要更多的時間。  

4. 靜態儲存（static storage）。這裡的「靜態」是指「在固定的位置」。靜態儲存空間存放程式運行時一直存在的資料。你可用關鍵字static 來識別一個物件的特定元素是靜態的，但JAVA物件本身從來不會存放在靜態儲存空間。  

5. 常數儲存（constant storage）。常數值通常直接存放在程式碼內部，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，常數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儲存。如果資料完全存活於程式之外，那麼它可以不受程式的任何控制，在程式沒有運行時也可以存在。
就速度來說，有以下關係：  

寄存器

『上面這段話摘取之《Thinking in Java》’ 
二：  

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

   

問題三：  

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

在函數中定義的一些基本類型的變數和物件的引用變數都在函數的記憶體中分配。

   當在一段程式碼區塊定義變數時，Java就在堆疊中為這個變數分配記憶體空間，當超過變數的作用域後，Java會自動釋放掉為該變數所分配的記憶體空間，該記憶體空間可以立即被另作他用。 

   堆記憶體用來存放由new所建立的物件和陣列。 

   在堆中分配的內存，由Java虛擬機的自動垃圾回收器來管理。

   在堆中產生了一個數組或物件後，還可以在堆疊中定義一個特殊的變量，讓棧中這個變量的取值等於數組或對像在堆內存中的首地址，棧中的這個變量就成了數組或物件的引用變數。  

   引用變數就等於是為陣列或物件起的名稱，以後就可以在程式中使用堆疊中的引用變數來存取堆疊中的陣列或物件。  

具體的說：  棧與堆都是Java用來在Ram中存放資料的地方。與C++不同，Java自動管理堆疊和堆，程式設計師不能直接設定棧或堆。

     Java的堆是一個運行時資料區,類別的(物件從中分配空間。這些物件透過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程式碼來明確的釋放。堆是由垃圾回收來負責的，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，因為它是在運行時動態分配內存的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。

      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（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）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。  

String是一个特殊的包装类数据。可以用：  

String str = new String("abc");
String str = "abc";

   

两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。  
而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向”abc”，如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。 

          比较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==，下面用例子说明上面的理论。  

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

   

可以看出str1和str2是指向同一个对象的。 

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

   

用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。  

   因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM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。  

   另一方面, 要注意: 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，创建了String类的对象str。（不一定，因为如果事先没有，那么就会创建，这就是创建对象了，如果原来就有，那就指向那个原来的对象就可以了）！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。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。 

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