04_jvm简谈堆和栈

首先了解一下堆和栈

栈是解决程序的运行问题:程序如何执行的或者说是如何去处理数据的
堆是解决数据存放的问题:数据都怎么放?放哪儿?

通俗点:
堆:工厂里的仓库
栈:工厂中员工作业的地方
线程:流水线

栈是运行时的单位,而堆是存储的单位。

在Java中有一个线程就会相应有一个线程栈与之对应,这点还是很好理解的,因为不同的线程执行逻辑有所不同,因此需要一个独立的线程栈。而堆是所有线程共享的。栈因为是运行单位,因此里面存储的信息都是跟当前线程(或程序)相关信息的。包括:局部变量、程序的运行状态、方法的返回值等等;而堆只负责存储对象的数据;

  • 为什么要区分堆和栈?
  1. 从软件设计的角度,栈代表了处理逻辑,堆代表了数据。这样分开,使得处理逻辑更为清晰。
  2. 堆和栈的分离,使得堆中的内容可以被多个栈共享(也可以理解为多个线程访问通一个对象),一方面这种共享提供了有效的数据交互方式;另一方面,堆中的共享常量和换成可以被所有的栈访问,节省了空间
  3. 栈因为运行时的需要,比如保存系统运行的上下文,需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长,因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同,堆中的对象是可以根据需要动态增长的,因此栈和堆的拆分,使得动态增长成为可能,相应栈中只需记彔堆中的一个地址即可
  4. 面向对象就是堆和栈的完美结合。当我们把对象拆开,你会发现,对象的属性其实就是数据,存放在堆中;而对象的行为(方法),就是运行逻辑,放在栈中。程序猿在编写对象的时候,其实就是编写了数据结构,也编写了处理数据的逻辑。
  • 堆中存什么?栈中存什么?

Java的堆是程序在运行时的一个数据区,类的对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和 multianewarray 等指令建立,它们不需要程序代码来显示释放。堆是由垃圾回收来管理的,堆的优势是可以动态的分配内存的大小,生存期也不必事先告诉编译器,因为它是运行时动态分配内存的,Java的垃圾收集器会自动的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,存取的速度比较慢;
我的理解(通俗版本):老子有个厂房(服务器),分给你一部分地方给你开工用(Java运行内存),你又把地方分成了仓库和工作区域(堆和栈),流水线开起来了(Java进程、线程启动了),这个时候你的工厂里空空的(程序刚刚启动),你进货了原料A(程序取到了数据),放在仓库的XXX地方(放在堆的XXX地方),入库记录了具体的存放位置,(栈中记录了堆中存放数据的一个地址:引用),流水线跑起来了,需要进行生产加工,根据入库单从仓库拿货(线程启动了,从堆中通过引用拿数据),你他娘的说:什么都从仓库拿好麻烦,我流水线上也想放一些小东西,老子一个印章难道也要放仓库?(Java满足你:基本类型的数据可以存放在栈中),你伸手就能拿到印章,节省了时间(栈中存放的基本类型的变量,程序取的时候很快,不需要通过引用去堆中取),仓库用着用着全七八糟的怎么办?仓管给老子整理一下去!(Java垃圾收集器进行GC垃圾回收!

  • 栈中存放变量的特性

栈中存放数据的优势是,存取的速度比堆快,栈数据可以共享。缺点:栈中的数据大小与生存周期必须是确定的,比较缺乏灵活性!栈中主要存放一些基本类型(int、short、long、byte、float、double、boolean、char)和对象句柄。
例子:
int a =3;
int b =3;
Java编译器会先处理 int a=3;先在栈中创建一个a的引用,然后查找是否有3这个值,如果没有找到,就将3存放进来,然后再将a指向3。接着在处理 int b =3; 在创建b引用后变量后,因为在栈中已经有3这个值了,便直接将b指向了3。

  • 再次指向a=4;那是否会印象b呢?a和b不是都用的一个3么?
    答:不会!修改的是引用,并不是栈中数据本身。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指向这个4,如果有了,直接将a指向4,因此a值的改变不会影响到b的值!

注意: 栈中的这种数据的共享和两个对象同是指向一个对象的这个共享是不同的!!!

String是一个特殊的包装类数据,可以用:
String str = new String("abc");
String str="abc";
两种形式来创建,第一种是用new()来新建对象的,它会把abc存在堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。不会像栈中,去找abc,再去指向abc!
第二种是现在栈中创建一个String类的对象引用变量str,然后查找栈中是否有abc,如果没有,则将abc存放到栈里,并将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。
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。担心陷阱!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.
  • 到这里脑海中有没有疑问:Java中传的是值呢?还是传的是引用呢?

java 中是没有指针的概念,程序永远都是在栈中运行的,所以Java是进行传值调用。
但是传引用的错觉是如何造成的呢?在运行栈中,基本类型中引用的处理是一样的,都是传值,所以,如果是传引用的方法调用,也同时可以理解为“传引用值”的传值调用,即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时,被传递的返个引用的值,被程序解释(或者查找)到堆中的对象,这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改,修改的是引用对应的对象,而不是引用本身,即:修改的是堆中的数据。所以返个修改是可以保持的了!

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