Java栈与堆
本博客内容由网上搜集而来，作者加以修改整理而成
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，栈数据可以共
享，详见第3点。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。
3. Java中的数据类型有两种。
一种是基本类型(primitive
types), 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。
另外，栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：
int a = 3;
int b = 3；
编
译器先处理int a =
3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找有没有字面值为3的地址，没找到，就开辟一个存放3这个字面值的地址，然后将a指向3的地址。接着处
理int b = 3；在创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有3这个字面值，便将b直接指向3的地址。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。
特
别注意的是，这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象，如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，那么另一个对
象引用变量也即刻反映出这个变化。相反，通过字面值的引用来修改其值，不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例，我们定义完a与b
的值后，再令a=4；那么，b不会等于4，还是等于3。在编译器内部，遇到a=4；时，它就会重新搜索栈中是否有4的字面值，如果没有，重新开辟地址存放
4的值；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。
另一种是包装类数据，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。
4. String是一个特殊的包装类数据。即可以用String str = new String(" abc" );
的形式来创建，也可以用String str = " abc" ；的形式来创建(作为对比，在JDK 5.0之前，你从未见过Integer i =
3; 的表达式，因为类与字面值是不能通用的，除了String。而在JDK 5.0中，这种表达式是可以的！因为编译器在后台进行Integer i =
new
Integer(3)的转换)。前者是规范的类的创建过程，即在Java中，一切都是对象，而对象是类的实例，全部通过new()的形式来创建。Java
中的有些类，如DateFormat类，可以通过该类的getInstance()方法来返回一个新创建的类，似乎违反了此原则。其实不然。该类运用了单
例模式来返回类的实例，只不过这个实例是在该类内部通过new()来创建的，而getInstance()向外部隐藏了此细节。那为什么在String
str = " abc" ；中，并没有通过new()来创建实例，是不是违反了上述原则？其实没有。
5. 关于String str = " abc" 的内部工作。Java内部将此语句转化为以下几个步骤：
(1)先定义一个名为str的对String类的对象引用变量：String str；
(2)
在栈中查找有没有存放值为" abc" 的地址，如果没有，则开辟一个存放字面值为" abc"
的地址，接着创建一个新的String类的对象o，并将o的字符串值指向这个地址，而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象o。如果已经有了值为"
abc" 的地址，则查找对象o，并返回o的地址。
(3)将str指向对象o的地址。
值得注意的是，一般String类中字符串值都是直接存值的。但像String str = " abc" ；这种场合下，其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用！
为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。
String str1 = " abc" ;
String str2 = " abc" ;
System.out.println(str1==str2); //true
注意，我们这里并不用str1.equals(str2)；的方式，因为这将比较两个字符串的值是否相等。==号，根据JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。而我们在这里要看的是，str1与str2是否都指向了同一个对象。
结果说明，JVM创建了两个引用str1和str2，但只创建了一个对象，而且两个引用都指向了这个对象。
我们再来更进一步，将以上代码改成：
String str1 = " abc" ;
String str2 = " abc" ;
str1 = " bcd" ;
System.out.println(str1 + " ," + str2); //bcd, abc
System.out.println(str1==str2); //false
这就是说，赋值的变化导致了类对象引用的变化，str1指向了另外一个新对象！而str2仍旧指向原来的对象。上例中，当我们将str1的值改为" bcd" 时，JVM发现在栈中没有存放该值的地址，便开辟了这个地址，并创建了一个新的对象，其字符串的值指向这个地址。
事
实上，String类被设计成为不可改变(immutable)的类。如果你要改变其值，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。这个创建过程虽说是完全自动进行的，但它毕竟占用了更多的时间。在对时间要求比较敏感的环境中，会带有一定的不良影响。
再修改原来代码：
String str1 = " abc" ;
String str2 = " abc" ;
str1 = " bcd" ;
String str3 = str1;
System.out.println(str3); //bcd
String str4 = " bcd" ;
System.out.println(str1 == str4); //true
str3这个对象的引用直接指向str1所指向的对象(注意，str3并没有创建新对象)。当str1改完其值后，再创建一个String的引用str4，并指向因str1修改值而创建的新的对象。可以发现，这回str4也没有创建新的对象，从而再次实现栈中数据的共享。
我们再接着看以下的代码。
String str1 = new String(" abc" );
String str2 = " abc" ;
System.out.println(str1==str2); //false 创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。
String str1 = " abc" ;
String str2 = new String(" abc" );
System.out.println(str1==str2); //false
创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。
以上两段代码说明，只要是用new()来新建对象的，都会在堆中创建，而且其字符串是单独存值的，即使与栈中的数据相同，也不会与栈中的数据共享。
6. 数据类型包装类的值不可修改。不仅仅是String类的值不可修改，所有的数据类型包装类都不能更改其内部的值。
7. 结论与建议：
(1)
我们在使用诸如String str = " abc"
；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！唯一可以肯定的是，指向String类的引用被创建了。至于这个引用到底是否指向了一个新的对象，必须根据上下文来考虑，除非你通过new()方法来显要地创建一个新的对象。因此，更为准确的说
法是，我们创建了一个指向String类的对象的引用变量str，这个对象引用变量指向了某个值为" abc"
的String类。清醒地认识到这一点对排除程序中难以发现的bug是很有帮助的。
(2)使用String str = " abc"
；的方式，可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str =
new String(" abc"
)；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。这个思想应该是享元模式的思想，但JDK
的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。
(3)当比较包装类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==。
即如果比较两个对象的内容是否相等时用equals，比较两个引用是否为同一对象的引用用==
(4)由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。
既然此处说到了String str = "abc";与String str = new String("abc");那就扩展下吧，String str = new String("abc")创建了几个对象？
创建了2个对象，分别str与"abc"
接下来我们就从这道题展开，一起回顾一下与创建String对象相关的一些JAVA知识。
我们可以把上面这行代码分成String
str、=、"abc"和new String()四部分来看待。String
str只是定义了一个名为str的String类型的变量，因此它并没有创建对象；=是对变量str进行初始化，将某个对象的引用（或者叫句柄）赋值给
它，显然也没有创建对象；现在只剩下new String("abc")了。那么，new
String("abc")为什么又能被看成"abc"和new String()呢？
我们来看一下被我们调用了的String的构造器：
public String(String original) { //other code ... } 大家都知道，我们常用的创建一个类的实例（对象）的方法有以下两种:
一、使用new创建对象。
二、调用Class类的newInstance方法，利用反射机制创建对象。
我们正是使用new调用了String类的上
面那个构造器方法创建了一个对象，并将它的引用赋值给了str变量。同时我们注意到，被调用的构造器方法接受的参数也是一个String对象，这个对象正
是"abc"。由此我们又要引入另外一种创建String对象的方式的讨论——引号内包含文本。
这种方式是String特有的，并且它与new的方式存在很大区别。
String str="abc"; //此处创建了一个对象，但这个对象不是str，str只是得到了一个"abc"的一个引用
毫无疑问，这行代码创建了一个String对象。
String a="abc"; String b="abc"; 那这里呢？
答案还是一个。
String a="ab"+"cd"; 再看看这里呢？
答案是三个。说到这里，我们就需要引入对字符串池相关知识的回顾了。
在JAVA虚拟机（JVM）中存在着一个字符串池，其中保存着很多String对象，并且可以被共享使用，因此它提高了效率。由于String类是final的，它的值一经创建就不可改变，因此我们不用担心String对象共享而带来程序的混乱。字符串池由String类维护，我们可以调用intern()方法来访问字符串池。
我们再回头看看String
a="abc";，这行代码被执行的时候，JAVA虚拟机首先在字符串池中查找是否已经存在了值为"abc"的这么一个对象，它的判断依据是String类equals(Object
obj)方法的返回值。如果有，则不再创建新的对象，直接返回已存在对象的引用；如果没有，则先创建这个对象，然后把它加入到字符串池中，再将它的引用返回。因此，我们不难理解前面三个例子中头两个例子为什么是这个答案了。
只有使用引号包含文本的方式创建的
String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。对于所有包含new方式新建对象（包括null）的“+”连接表达式，它所产生的
新对象都不会被加入字符串池中，对此我们不再赘述。因此我们提倡大家用引号包含文本的方式来创建String对象以提高效率，实际上这也是我们在编程中常采用的。
栈（stack）：主要保存基本类型（或者叫内置类型）（char、byte、short、int、long、float、double、boolean）和对象的引用，数据可以共享，速度仅次于寄存器（register），快于堆。
堆（heap）：用于存储对象