关于Java中堆和栈的学习

1.概述

在Java中，内存分为两种，一种是栈内存，另一种就是堆内存。

JAVA在程序运行时，在内存中划分5片空间进行数据的存储。分别是：

1. 寄存器。
2. 本地方法区
3. 方法区。
4. 栈。
5. 堆。

1.1 堆

可以把堆理解为一家餐厅，里面有200张桌子，也就是最多能同时容纳200桌客人就餐，来一批客人就为他们安排一些桌子，如果某天来的客人特别多，超过200桌了，那就不能再接待超出的客人了。
当然，进来吃饭的客人不可能是同时的，有的早，有的晚，先吃好的客人，老板会安排给他们结账走人，然后空出来的桌子又能接待新的客人。
这里，堆就是餐厅，最大容量200桌就是堆内存的大小，老板就相当于GC(垃圾回收)，给客人安排桌子就相当于java创建对象的时候分配堆内存，结账就相当于GC回收对象占用的空间。

1.2 栈

接着把栈比作一口废井，这口井多年不用已经没水了，主人现在把它作为贮存自酿酒的地方，存酒的时候就用绳子勾着酒坛子慢慢放下去，后面再存就一坛一坛堆着放上去，取酒的时候就先取最上面的坛子。

2.堆内存

2.1 什么是堆内存?

堆内存是是Java内存中的一种，它的作用是用于存储Java中的对象和数组，当我们new一个对象或者创建一个数组的时候，就会在堆内存中开辟一段空间给它，用于存放。

2.2堆内存的特点是什么?

第一点：堆其实可以类似的看做是管道，或者说是平时去排队买票的的情况差不多，所以堆内存的特点就是：先进先出，后进后出，也就是你先排队，好，你先买票。

第二点：堆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，但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

2.3new对象在堆中如何分配?

由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理

3.栈内存

3.1什么是栈内存?

栈内存是Java的另一种内存，主要是用来执行程序用的，比如：基本类型的变量和对象的引用变量

3.2栈内存的特点

第一点：栈内存就好像一个矿泉水瓶，像里面放入东西，那么先放入的沉入底部，所以它的特点是：先进后出，后进先出

第二点：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

3.3栈内存的内存分配机制

栈内存可以称为一级缓存，由垃圾回收器自动回收

3.4数据共享

例子：

int a = 3;
int b = 3;
第一步处理:
1.编译器先处理int a = 3;
2.创建变量a的引用
3.在栈中查找是否有3这个值
4.没有找到，将3存放，a指向3
第二步处理:
1.处理b=3
2.创建变量b的引用
3.找到，直接赋值
第三步改变:
接下来
a = 4；
同上方法
a的值改变，a指向4，b的值是不会发生改变的
如果是两个对象的话，那就不一样了，对象指向的是同一个引用，一个发生改变，另一个也会发生改变

4.栈与堆的区别

JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈, 也就是说, 对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作: 以帧为单位的压栈和出栈操作。

4.1差异

1.堆内存用来存放由new创建的对象和数组。
2.栈内存用来存放方法或者局部变量等
3.堆是先进先出, 后进后出
4.栈是先进后出, 后进先出

4.2相同

1.都是属于Java内存的一种
2.系统都会自动去回收它，但是对于堆内存一般开发人员会自动回收它

5. 面试题: java堆和栈的区别

Java栈是与每一个线程关联的，JVM在创建每一个线程的时候，会分配一定的栈空间给线程，主要存放线程执行过程中的局部变量，方法的返回值，基本类型的变量（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）以及方法调用的上下文。栈空间随着线程的终止而释放，栈的优势是，存取速度比堆要快，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。栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。

Java中堆是由所有的线程共享的一块内存区域，堆用来保存各种JAVA对象，比如数组，线程对象等,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、newarray、anewarray和multianewarray等 指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆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。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

申请方式

• 栈：由系统自动分配。例如在声明函数的一个局部变量int b，系统自动在栈中为b开辟空间。
• 堆：需要程序员自己申请，并指明大小，在C中用malloc函数；在C++中用new运算符。

申请后系统的响应

• 栈：只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
• 堆：操作系统有一个记录空间内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆节点，然后将节点从内存空闲节点链表中删除，并将该节点的空间分配给程序。对于大多数操作系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的对节点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动地将多余的那部分重新放入到链表中。

申请大小的限制

栈：在Windows下，栈是向低地址拓展的数据结构，是一块连续的内存的区域。站定地址和栈的大小是系统预先规定好的，如果申请的内存空间超过栈的剩余空间，将提示栈溢出。
堆：堆是向高地址拓展的内存结构，是不连续的内存区域。是系统用链表存储空闲内存地址的，不连续。

申请效率的比较

• 栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员无法控制。
• 堆：由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片，不过用起来方便。

**拓展：**在Windows操作系统中，最好的方式使用VirtualAlloc分配内存。不是在堆，不是在栈，而是在内存空间中保留一块内存，虽然用起来不方便，但是速度快，也很灵活。

堆和栈的存储内容

• 栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数的中的下一条指令（函数调用的下一个可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数。在C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数的局部变量。静态变量不入栈。
• 堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。

数据结构方面的堆和栈与上边叙述不同。这里的堆是指优先队列的一种数据结构，第一个元素有最高的优先权；栈实际就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。

参考文章(侵删):
Java 堆和栈的区别
一分钟彻底理解Java中的堆和栈