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堆和栈的区别

2023-07-13

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1.寄存器:最快的存储区, 由编译器根据需求进行分配,我们在程序中无法控制. 
2. 栈:存放基本类型的变量数据和对象的引用,但对象本身不存放在栈中,而是存放在堆(new 出来的对象)或者常量池中(字符串常量对象存放在常量池中)。 
3. 堆:存放所有new出来的对象。 
4. 静态域:存放静态成员(static定义的) 
5. 常量池:存放字符串常量和基本类型常量(public static final)。 
6. 非RAM存储:硬盘等永久存储空间。 

       栈中的数据大小和生命周期是可以确定的,当没有引用指向数据时,这个数据就会消失。堆中的对象的由垃圾回收器负责回收,因此大小和生命周期不需要确定,具有很大的灵活性。 
  对于字符串:其对象的引用都是存储在栈中的,如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池中,如果是运行期(new出来的)才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串,在常量池中永远只有一份,在堆中有多份。

        Java把内存划分成两种:一种是栈内存,一种是堆内存。   
        在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。当在一段代码块定义一个变量时,Java就在栈中为这个变量分配内存空间,当超过变量的作用域后,Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间,该内存空间可以立即被另作他用。   
        堆内存用来存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存,由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。在堆中产生了一个数组或对象后,还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,栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称,以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。 

一、堆(heap)和栈(stack)

在计算机领域,堆栈是一个不容忽视的概念,堆栈是两种数据结构。堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端(称为栈顶(top))对数据项进行插入和删除。 在单片机应用中,堆栈是个特殊的存储区,主要功能是暂时存放数据和地址,通常用来保护断点和现场。

要点:堆,队列优先,先进先出(FIFO—first in first out)

           栈,先进后出(FILO—First-In/Last-Out)

堆栈是一种存储部件,即数据的写入跟读出不需要提供地址,而是根据写入的顺序决定读出的顺序。 形象来说,栈就是一条流水线,而流水线中加工的就是方法的主要程序,在分配栈时,由于程序是自上而下顺序执行,就将程序指令一条一条压入栈中,就像流水线一样。而堆上站着的就是工作人员,他们加工流水线中的商品,由程序员分配:何时加工,如何加工。而我们通常使用new运算符为对象在堆上分配内存(C#,Java),堆上寻找对象的任务交给句柄,而栈中由栈指针管理。

二、堆和栈区别

内存分配 (操作系统):由操作系统自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

(操作系统): 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收,分配方式倒是类似于链表。

缓存方式 使用的是一级缓存, 他们通常都是被调用时处于存储空间中,调用完毕立即释放。

则是存放在二级缓存中,生命周期由虚拟机的垃圾回收算法来决定(并不是一旦成为孤儿对象就能被回收)。所以调用这些对象的速度要相对来得低一些。

响应 :只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出。

:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表,当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点,然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序,另外,对于大多数系统,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,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

申请限制 :在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构,是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的,在 WINDOWS下,栈的大小是2M(也有的说是1M,总之是一个编译时就确定的常数),如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。因此,能从栈获得的空间较小。

:堆是向高地址扩展的数据结构,是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的,自然是不连续的,而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见,堆获得的空间比较灵活,也比较大。 效率比较

存储内容 : 在函数调用时,在大多数的C编译器中,参数是由右往左入栈的,然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。 当本次函数调用结束后,局部变量先出栈,然后是参数,最后栈顶指针指向函数的返回地址,也就是主函数中的下一条指令的地址,程序由该点继续运行。

: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。

三、在程序设计语言中的区别

C/C++

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数名,局部变量的名等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 2、堆区(heap)— 由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。 3、静态区(static)—全局变量和局部静态变量的存储是放在一块的。程序结束后由系统释放。 4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的,程序结束后由系统释放 。 5、程序代码区— 存放函数体的二进制代码。

java

1. 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。

2. 栈的优势是,存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU中的寄存器。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。另外,栈数据在多个线程或者多个栈之间是不可以共享的,但是在栈内部多个值相等的变量是可以指向一个地址的,详见第3点。

3. 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,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。

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