java內存解析-------stack(棧)和heap(堆)的理解

學習編程的時候，常常會看到stack這個詞，它的中文名字叫作」棧」。

理解這個概念，對於理解程序的運行相當重要。容易混淆的是，這個詞其實有三種含義，適用於不一樣的場合，必須加以區分。

含義一：數據結構

stack的第一種含義是一組數據的存放方式，特色爲LIFO，即後進先出（Last in, first out）。

在這種數據結構中，數據像積木那樣一層層堆起來，後面加入的數據就放在最上層。使用的時候，最上層的數據第一個被用掉，這就叫作」後進先出」。

與這種結構配套的，是一些特定的方法，主要爲下面這些。

• push：在最頂層加入數據。
• pop：返回並移除最頂層的數據。
• top：返回最頂層數據的值，但不移除它。
• isempty：返回一個布爾值，表示當前stack是否爲空棧。

含義二：代碼運行方式

stack的第二種含義是「調用棧」（call stack），表示函數或子例程像堆積木同樣存放，以實現層層調用。

下面以一段Java代碼爲例（來源）。

classStudent{
    intage;             
    String name;     
 
    publicStudent(intAge, String Name)
    {
        this.age = Age;
        setName(Name);
    }
    publicvoidsetName(String Name)
    {
        this.name = Name;
    }
}
 
publicclassMain{
    publicstaticvoidmain(String[] args) {
            Student s;          
            s =newStudent(23,"Jonh");
    }
}

上面這段代碼運行的時候，首先調用main方法，裏面須要生成一個Student的實例，因而又調用Student構造函數。在構造函數中，又調用到setName方法。

這三次調用像積木同樣堆起來，就叫作」調用棧」。程序運行的時候，老是先完成最上層的調用，而後將它的值返回到下一層調用，直至完成整個調用棧，返回最後的結果。

含義三：內存區域

stack的第三種含義是存放數據的一種內存區域。程序運行的時候，須要內存空間存放數據。通常來講，系統會劃分出兩種不一樣的內存空間：一種叫作stack（棧），另外一種叫作heap（堆）。

它們的主要區別是：stack是有結構的，每一個區塊按照必定次序存放，能夠明確知道每一個區塊的大小；heap是沒有結構的，數據能夠任意存放。所以，stack的尋址速度要快於heap。

其餘的區別還有，通常來講，每一個線程分配一個stack，每一個進程分配一個heap，也就是說，stack是線程獨佔的，heap是線程共用的。此外，stack建立的時候，大小是肯定的，數據超過這個大小，就發生stack overflow錯誤，而heap的大小是不肯定的，須要的話能夠不斷增長。

根據上面這些區別，數據存放的規則是：只要是局部的、佔用空間肯定的數據，通常都存放在stack裏面，不然就放在heap裏面。請看下面這段代碼（來源）。

publicvoidMethod1()
{
    inti=4;
 
    inty=2;
 
    class1 cls1 =newclass1();
}

上面代碼的Method1方法，共包含了三個變量：i, y 和 cls1。其中，i和y的值是整數，內存佔用空間是肯定的，並且是局部變量，只用在Method1區塊以內，不會用於區塊以外。cls1也是局部變量，可是類型爲指針變量，指向一個對象的實例。指針變量佔用的大小是肯定的，可是對象實例以目前的信息沒法確知所佔用的內存空間大小。

這三個變量和一個對象實例在內存中的存放方式以下。

從上圖能夠看到，i、y和cls1都存放在stack，由於它們佔用內存空間都是肯定的，並且自己也屬於局部變量。可是，cls1指向的對象實例存放在heap，由於它的大小不肯定。做爲一條規則能夠記住，全部的對象都存放在heap。

接下來的問題是，當Method1方法運行結束，會發生什麼事？

回答是整個stack被清空，i、y和cls1這三個變量消失，由於它們是局部變量，區塊一旦運行結束，就不必再存在了。而heap之中的那個對象實例繼續存在，直到系統的垃圾清理機制（garbage collector）將這塊內存回收。所以，通常來講，內存泄漏都發生在heap，即某些內存空間再也不被使用了，卻由於種種緣由，沒有被系統回收。

（完）