java堆棧 （轉）

 Java棧與堆

----對這兩個概念的不明好久，最終找到一篇好文，拿來共享

1. 棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放資料的地方。與C++不同，Java自己主動管理棧和堆，程式猿不能直接地設定棧或堆。

2. 棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺點是，存在棧中的資料大小與生存期必須是确定的，缺乏靈活性。另外，棧資料能夠共享，詳見第3點。堆的優勢是能夠動态地配置設定記憶體大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會自己主動收走這些不再使用的資料。但缺點是，由于要在執行時動态配置設定記憶體，存取速度較慢。

3. Java中的資料類型有兩種。

一種是基本類型(primitive types), 共同擁有8種，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并沒有string的基本類型)。這樣的類型的定義是通過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自己主動變量。值得注意的是，自己主動變量存的是字面值，不是類的執行個體，即不是類的引用，這裡并沒有類的存在。如int a = 3; 這裡的a是一個指向int類型的引用，指向3這個字面值。這些字面值的資料，由于大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個程式塊裡面，程式塊退出後，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于棧中。

另外，棧有一個非常重要的特殊性，就是存在棧中的資料能夠共享。假設我們同一時候定義：

複制内容到剪貼闆代碼:

int a = 3;

int b = 3；

編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中建立一個變量為a的引用，然後查找有沒有字面值為3的位址，沒找到，就開辟一個存放3這個字面值的位址，然後将a指向3的位址。接着處理int b = 3；在建立完b的引用變量後，由于在棧中已經有3這個字面值，便将b直接指向3的位址。這樣，就出現了a與b同一時候均指向3的情況。

特别注意的是，這樣的字面值的引用與類對象的引用不同。假定兩個類對象的引用同一時候指向一個對象，假設一個對象引用變量改動了這個對象的内部狀态，那麼還有一個對象引用變量也即刻反映出這個變化。相反，通過字面值的引用來改動其值，不會導緻還有一個指向此字面值的引用的值也跟着改變的情況。如上例，我們定義完a與b的值後，再令a=4；那麼，b不會等于4，還是等于3。在編譯器内部，遇到a=4；時，它就會又一次搜尋棧中是否有4的字面值，假設沒有，又一次開辟位址存放4的值；假設已經有了，則直接将a指向這個位址。是以a值的改變不會影響到b的值。

還有一種是包裝類資料，如Integer, String, Double等将對應的基本資料類型包裝起來的類。這些類資料所有存在于堆中，Java用new()語句來顯示地告訴編譯器，在執行時才依據須要動态建立，是以比較靈活，但缺點是要占用很多其它的時間。 4. String是一個特殊的包裝類資料。即能夠用String str = new String("abc");的形式來建立，也能夠用String str = "abc"；的形式來建立(作為對照，在JDK 5.0之前，你從未見過Integer i = 3;的表達式，由于類與字面值是不能通用的，除了String。而在JDK 5.0中，這樣的表達式是能夠的！由于編譯器在背景進行Integer i = new Integer(3)的轉換)。前者是規範的類的建立過程，即在Java中，一切都是對象，而對象是類的執行個體，所有通過new()的形式來建立。Java中的有些類，如DateFormat類，能夠通過該類的getInstance()方法來傳回一個新建立的類，似乎違反了此原則。事實上不然。該類運用了單例模式來傳回類的執行個體，僅僅隻是這個執行個體是在該類内部通過new()來建立的，而getInstance()向外部隐藏了此細節。那為什麼在String str = "abc"；中，并沒有通過new()來建立執行個體，是不是違反了上述原則？事實上沒有。

5. 關于String str = "abc"的内部工作。Java内部将此語句轉化為下面幾個步驟：

(1)先定義一個名為str的對String類的對象引用變量：String str；

(2)在棧中查找有沒有存放值為"abc"的位址，假設沒有，則開辟一個存放字面值為"abc"的位址，接着建立一個新的String類的對象o，并将o的字元串值指向這個位址，并且在棧中這個位址旁邊記下這個引用的對象o。假設已經有了值為"abc"的位址，則查找對象o，并傳回o的位址。

(3)将str指向對象o的位址。

值得注意的是，一般String類中字元串值都是直接存值的。但像String str = "abc"；這樣的場合下，其字元串值卻是儲存了一個指向存在棧中資料的引用！

為了更好地說明這個問題，我們能夠通過下面的幾個代碼進行驗證。

String str1 = "abc";

String str2 = "abc";

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

注意，我們這裡并不用str1.equals(str2)；的方式，由于這将比較兩個字元串的值是否相等。==号，依據JDK的說明，僅僅有在兩個引用都指向了同一個對象時才傳回真值。而我們在這裡要看的是，str1與str2是否都指向了同一個對象。

結果說明，JVM建立了兩個引用str1和str2，但僅僅建立了一個對象，并且兩個引用都指向了這個對象。

我們再來更進一步，将以上代碼改成：

str1 = "bcd";

System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc

System.out.println(str1==str2); //false

這就是說，指派的變化導緻了類對象引用的變化，str1指向了另外一個新對象！而str2仍舊指向原來的對象。上例中，當我們将str1的值改為"bcd"時，JVM發如今棧中沒有存放該值的位址，便開辟了這個位址，并建立了一個新的對象，其字元串的值指向這個位址。

事實上，String類被設計成為不可改變(immutable)的類。假設你要改變其值，能夠，但JVM在執行時依據新值悄悄建立了一個新對象，然後将這個對象的位址傳回給原來類的引用。這個建立過程雖說是全然自己主動進行的，但它畢竟占用了很多其它的時間。在對時間要求比較敏感的環境中，會帶有一定的不良影響。

再改動原來代碼：

String str3 = str1;

System.out.println(str3); //bcd

String str4 = "bcd";

System.out.println(str1 == str4); //true

str3這個對象的引用直接指向str1所指向的對象(注意，str3并沒有建立新對象)。當str1改完其值後，再建立一個String的引用str4，并指向因str1改動值而建立的新的對象。能夠發現，這回str4也沒有建立新的對象，進而再次實作棧中資料的共享。

我們再接着看下面的代碼。

String str1 = new String("abc");

System.out.println(str1==str2); //false 建立了兩個引用。建立了兩個對象。兩個引用分别指向不同的兩個對象。

String str2 = new String("abc");

建立了兩個引用。建立了兩個對象。兩個引用分别指向不同的兩個對象。

以上兩段代碼說明，僅僅要是用new()來建立對象的，都會在堆中建立，并且其字元串是單獨存值的，即使與棧中的資料同樣，也不會與棧中的資料共享。

6. 資料類型包裝類的值不可改動。不僅僅是String類的值不可改動，所有的資料類型包裝類都不能更改其内部的值。 7. 結論與建議：

(1)我們在使用諸如String str = "abc"；的格式定義類時，總是想當然地覺得，我們建立了String類的對象str。操心陷阱！對象可能并沒有被建立！唯一能夠肯定的是，指向String類的引用被建立了。至于這個引用究竟是否指向了一個新的對象，必須依據上下文來考慮，除非你通過new()方法來顯要地建立一個新的對象。是以，更為準确的說法是，我們建立了一個指向String類的對象的引用變量str，這個對象引用變量指向了某個值為"abc"的String類。清醒地認識到這一點對排除程式中難以發現的bug是非常有幫助的。

(2)使用String str = "abc"；的方式，能夠在一定程度上提高程式的執行速度，由于JVM會自己主動依據棧中資料的實際情況來決定是否有必要建立新對象。而對于String str = new String("abc")；的代碼，則一概在堆中建立新對象，而無論其字元串值是否相等，是否有必要建立新對象，進而加重了程式的負擔。這個思想應該是享元模式的思想，但JDK的内部在這裡實作是否應用了這個模式，不得而知。

(3)當比較包裝類裡面的數值是否相等時，用equals()方法；當測試兩個包裝類的引用是否指向同一個對象時，用==。

(4)由于String類的immutable性質，當String變量須要常常變換其值時，應該考慮使用StringBuffer類，以提高程式效率。