Java中堆栈理解（有关基本数据和引用数据）

栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram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。栈内存堆内存基础类型，对象引用（堆内存地址）由new创建的对象和数组存取速度快相对于栈内存较慢数据大小声明周期必须确定分配的内存由java虚拟机自动垃圾回收

HaiwiSong

1688人浏览 · 2014-11-03 19:24:13

HaiwiSong · 2014-11-03 19:24:13 发布

栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram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。

栈内存	堆内存
基础类型，对象引用（堆内存地址）	由new创建的对象和数组
存取速度快	相对于栈内存较慢
数据大小声明周期必须确定	分配的内存由java虚拟机自动垃圾回收器管理。动态分配内存大小
共享特性（栈中如果有字符串，则直接引用；如果没有，开辟新的空间存入值）	每new一次在堆内存中生成一个新的对象。

Java中的数据类型有两种

一、基本类型(primitivetypes)。共有8种即int,short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并没有String的基本类型)。

这种类型的定义是通过诸如int a= 3; long b = 255L;的形式来定义的，称为自动变量。值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。如int a= 3; 这里的a是一个指向int类型的引用，指向3这个字面值。这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面，程序块退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于栈中。下面是基本类型的实例化过程（如：int a=100;）

二、引用类型。

即包装类数据，如Integer,String, Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于【堆】中，Java用new()语句来显示地告诉编译器，在运行时才根据需要动态创建，因此比较灵活，但缺点是要占用更多的时间。

JVM中堆栈的内存分布

栈：存放一些基本类型的变量和对象的引用变量。java自动释放掉所分配的空间，该内存空间可以立即被另作他用，存取速度比堆要快。

缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须确定的，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。数据是可以共享的。

堆：存放由 new创建的对象和数组（可以在栈中定义一个特殊的变量，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，栈中这个变量就成了数组或对象的引用变量，就相对于一个名字。以后就可以使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。）。是有java虚拟机自动垃圾回收器来管理的。运行时动态分配空间。因为运行时分配内存，存取速度较慢。

特殊的引用类型：String

String类型不属于基本类型，但却可以使用基本类型的声明方法，而且String类型的的数据在栈上的存储也有一定的机制（即常量池技术）（编译时的优化方案考虑）。首先举几个例子看一下String的存储机制如下图：

由上图可以看出：String类型的常量字符串都存储在常量池中，而new String()的引用变量的内容存储在堆上。上图中的a、b、c、f是编译器能够确定的字符串，直接存储在常量池中，其中f比较特殊虽然使用了+，但由于编译器的优化之后也可以唯一性确定其最终字符串(所谓唯一性确定即是在编译时候即可确定其最终值，而非等到运行时确定的。若上图的a有final修饰，则e也能编译时候唯一确定其值，那么其值存储在常量池中)，所以也存储在常量池中；而对于包含变量的或者new出来的对象，则是在堆上开辟内存存储其值，如上图的d、e、g。

String类型的声明可以用两种方式：String str="abc";和String str=new String("abc");创建了两个对象,而两个引用分别指向不同的两个对象，前者指向存储在常量池中对象，而后者则指向存储在堆上的对象。采用String str="abc";的方式的内部工作原理：编译器会先查询常量池中是否有存放“abc”的地址，如果有则把该地址赋值给str；如果没有，则会在常量池中新开辟一块地址存放“abc”,然后把该地址赋值给str。而采用String str=new String("abc");的方式则是直接在堆上开辟一块新地址存放“abc”，然后把堆上的地址赋值给栈上的变量str。

注： String类被设计成为不可改变(immutable)的类。如果要改变其值，可以，但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象，然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。

基于上图我们可以用==来判断String中地址的变化过程如下

    String a = "a";
    String b = "b";
    String c = "ab";
    String d = a+b;
    String e = a+"b";
    String f = "a"+"b";
    String g = new String("ab");
    System.out.println(c==d);       //false
    System.out.println(c.equals(d));//true
    System.out.println(c==e);       //false
    System.out.println(c.equals(e));//true
    System.out.println(c==f);       //true
    System.out.println(c.equals(f));//true
    System.out.println(c==g);       //false
    System.out.println(c.equals(g));//true
    System.out.println(e==g);       //false
    System.out.println(e.equals(g));//true

编译器对String类型的优化方案描述：

（1）优先搜索赋值。对String类型赋值一个常量时候（如String str=“abc”），编译器先搜索常量池中的地址是否存在存储“abc”的地址，有则直接赋值，无则创建后赋值。

（2）对确定的优先编译赋值。JVM会优先优化它能优化的部分，对于编译时不能确定的变量则不会进行优化。如String str=“a”+“b”+"c",由于常量"a","b","c"编译时候即可确定其值，因此在编译时候直接就变成了String str="abc"参与运算（同理程序中出现int i=3*4+120时，并不是在实际运行时再计算，而是在编译时候直接变成了i=132）；但对于String a="ab";String b=a+"c";时候，编译String b=a+"c"时候，由于编译器不确定变量a的值，在此不会做优化。