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  • 数据结构:堆与栈

                        JAVA  栈与堆

    栈:运算受限的线性表,只允许在表的一端进行插入和删除操作

        特征:先进后出

    过程:

       向一个栈插入新元素称为入栈,删除一个元素称为出栈或退栈

       例: 栈S为(a,b,c),字符c为栈顶元素,若向S压入一个元素d

    则S变为(a,b,c,d)d变为栈顶元素,若直接删除2个元素,则首先删除元素d,再删除元素c,栈为(a,b)栈顶元素为b

    堆:树形数据结构

    JAVA

        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。

    内涵:

           JAVA程序的运行是以堆栈的操作来完成的。

      特征:

          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。

    栈内存:

        基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配

        释放:

           当超过变量的作用域后,java会自动释放掉为该变量分配的内存空间

        特征:

           存取速度比堆要快,仅次于寄存器,栈数据可以共享

           存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性

    堆内存:

        用于存放由new创建的对象和数组,内存的分配由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理

    释放:

    数组和对象在没有引用变量指向它的时候,才变为垃圾,不能在被使用,但仍 然占据内存空间不放,在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走

      特点:

        动态地分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器

        在运行时动态分配内存,存取速度较慢

     内存分配策略:

    1.静态存储分配: 指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间

        特征:确定的存储空间

           代码中不允许有可变数据结构(比如可变数组)的存在,也不允许有嵌套或者递归的结构出现

    2. 栈式存储分配:动态存储分配

        程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中进入一个程序模块时,必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存.

        特征:先进后出

    3. 静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例.堆由大片的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放.

    从堆和栈的功能和作用来通俗的比较,堆主要用来存放对象的,栈主要是用来执行程序的

    队列、堆、栈:

    队列是先进先出:

    栈:只是指一种使用堆的方法(即先进后出)。

    堆:动态分配内存

    链表的特点是元素之间的关系通过指针来表示,是跟数组相对应的概念

    String:

        String str = new String("abc"); String str = "abc";创建形式

    第一种是用new()来新建对象的,它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。而第二种是先在栈中创建一个对String类 的对象引用变量str,然后通过符号引用去字符串常量池 里找有没有"abc",如果没有,则将"abc"存放进字符串常量池 ,并令str指向”abc”,如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。

    测试:

        比较类里面的数值是否相等用equals()方法,测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时,用==

        这个对于String简单来说就是比较两字符串的Unicode序列是否相当,如果相等返回true;而==是 比较两字符串的地址是否相同,也就是是否是同一个字符串的引用。

    String str1 = "abc";
    String str2 = "abc";
    System.out.println(str1==str2); //true
    可以看出str1和str2是指向同一个对象的。
    String str1 =new String ("abc");
    String str2 =new String ("abc");
    System.out.println(str1==str2); // false
    用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个

        String str = "abc";的格式定义类时,总是想当然地认为,创建了String类的对象str。担心陷阱!对象可能并没有被创建!而可能只是指向一个先前已经创建的 对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。

        String是一个对象。因为对象的默认值是null,所以String的默认值也是null;但它又是一种特殊的对象,有其它对象没有的一些特性。
     new String()和new String(”")都是申明一个新的空字符串,是空串不是null;

    StringBuffer类可以经常改变String的值

    前提:根据栈与堆的特点:

    例1:

    String s0="kvill";
    String s1="kvill";
    String s2="kv" + "ill";
    System.out.println( s0==s1 );
    System.out.println( s0==s2 );
    结果为:true true

    我们要知结果为道JAVA 会确保一个字符串常量只有一个拷贝

       

    s0,s1,s2都是在编译期就确定的

    例2:

    String s0="kvill";
    String s1=new String("kvill");
    String s2="kv" + new String("ill");
    System.out.println( s0==s1 );
    System.out.println( s0==s2 );
    System.out.println( s1==s2 );
    结果为:false false false

    例2中s0还是常量池 中"kvill”的应用,s1因为无法在编译期确定,所以是运行时创建的新对象”kvill”的引用,s2因为有后半部分 new String(”ill”)所以也无法在编译期确定,所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;明白了这些也就知道为何得出此结果了。

    示例: 4. String.intern():

    再补充介绍一点:存在于.class文件中的常量池,在运行期被JVM装载,并且可以扩充。String的 intern()方法就是扩充常量池的 一个方法;当一个String实例str调用intern()方法时,Java 查找常量池中 是否有相同Unicode的字符串常量,如果有,则返回其的引用,如果没有,则在常 量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用;看示例就清楚了www.2cto.com

    示例:
    String s0= "kvill";
    String s1=new String("kvill");
    String s2=new String("kvill");
    System.out.println( s0==s1 );
    System.out.println( "**********" );
    s1.intern();
    s2=s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2
    System.out.println( s0==s1);
    System.out.println( s0==s1.intern() );
    System.out.println( s0==s2 );

    结果为:false false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1 true //说明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用 true

    最后我再破除一个错误的理解:有人说,“使用 String.intern() 方法则可以将一个 String 类的保存到一个全局 String 表中 ,如果具有相同值的 Unicode 字符串已经在这个表中,那么该方法返回表中已有字符串的地址,如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中”如果我把他说的这个全局的 String 表理解为常量池的话,他的最后一句话,”如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中”是错的:

    示例:
    String s1=new String("kvill");
    String s2=s1.intern();
    System.out.println( s1==s1.intern() );
    System.out.println( s1+" "+s2 );
    System.out.println( s2==s1.intern() );
    结果:false kvill kvill true

    在这个类中我们没有声名一个”kvill”常量,所以常量池中一开始是没有”kvill”的,当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一 个”kvill”常量,原来的不在常量池中的”kvill”仍然存在,也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。

    s1==s1.intern() 为false说明原来的”kvill”仍然存在;s2现在为常量池中”kvill”的地址,所以有s2==s1.intern()为true。

    关于String是不可变的

    这一说又要说很多,大家只 要知道String的实例一旦生成就不会再改变了,比如说:String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4个字符串常量,首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中,然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在内存中,最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的”不可变”产生了很多临时变量,这也就是为什么建议用StringBuffer的原 因了,因为StringBuffer是可改变的。

    下面是一些String相关的常见问题:

    String中的final用法和理解
    final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
    final StringBuffer b = new StringBuffer("222");
    a=b;//此句编译不通过 final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
    a.append("222");// 编译通过

    可见,final只对引用的"值"(即内存地址)有效,它迫使引用只能指向初始指向的那个对象,改变它的指向会导致编译期错误。至于它所指向的对象 的变化,final是不负责的。

    例:

        String a = "ab";
    String bb = "b";
    String b = "a" + bb;
    System.out.println((a == b)); //result = false

    分析:JVM对于字符串引用,由于在字符串的"+"连接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序编译期是无法确定的,即"a" + bb无法被编译器优化,只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给b。所以上面程序的结果也就为false。

    String a = "ab";
    final String bb = "b";
    String b = "a" + bb;
    System.out.println((a == b)); //result = true

    分析:和[3]中唯一不同的是bb字符串加了final修饰,对于final修饰的变量,它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + bb和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。
    String a = "ab";
    final String bb = getBB();
    String b = "a" + bb;
    System.out.println((a == b));
    //result = false
    private static String getBB() {
    return "b";
    }
    分析:JVM对于字符串引用bb,它的值在编译期无法确定,只有在程序运行期调用方法后,将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为b,故上面 程序的结果为false。

    通过上面4个例子可以得出得知:
    String s = "a" + "b" + "c"; 就等价于String s = "abc";
    String a = "a";
    String b = "b";
    String c = "c";
    String s = a + b + c;
    这个就不一样了,最终结果等于:
    StringBuffer temp = new StringBuffer();
    temp.append(a).append(b).append(c);
    String s = temp.toString();
    由上面的分析结果,可就不难推断出String 采用连接运算符(+)效率低下原因分析,形如这样的代码:
    public class Test {

    public static void main(String args[]) {

    String s = null;

    for(int i = 0; i < 100; i++) {

    s += "a";
    }
    }
    }

    每做一次 + 就产生个StringBuilder对象,然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuilder对象,然后 append 字符串,如此循环直至结束。如果我们直接采用 StringBuilder 对象进行 append 的话,我们可以节省 N - 1 次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用,一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行 append操作。

    String对象的intern方法理解和分析:

    public class Test4 {

    private static String a = "ab";

    public static void main(String[] args){

    String s1 = "a";

    String s2 = "b";

    String s = s1 + s2;

    System.out.println(s == a);//false

    System.out.println(s.intern() == a);//true
    }
    }
    这里用到JAVA里面是一个常量池的问题。对于s1+s2操作,其实是在堆里面重新创建了一个新的对象,s保存的是这个新对象在堆空间的的内容,所 以s与a的值是不相等的。而当调用s.intern()方法,却可以返回s在常量池中的地址值,因为a的值存储在常量池中,故s.intern和a的值相 等。

    总结

    栈中用来存放一些原始数据类型的局部变量数据和对象的引用(String,数组.对象等等)但不存放对象内容堆中存放使用new关键字创建的对象. 字符串是一个特殊包装类,其引用是存放在栈里的,而对象内容必须根据创建方式不同定(常量池和堆).有的是编译期就已经创建好,存放在字符串常 量池中,而有的是运行时才被创建.使用new关键字,存放在堆中。

    java在执行过程中会划分4个内存区域(heap、stack、data segment、code segment)
    java开始执行会把代码加载到code segment区域然后找到main方法开始执行
    data segment是存放静态变量字符串常量
    stack(堆):是存放局部变量等
    heap(栈):放new出来的东西
    举例:Student st1=new Student();
    st1是对象的引用,它存放在栈中。可以把它理解为一个指针,指向所存放在堆中的对象。
    而int,double,float等原始数据类型则存放在栈中。这是由于分配栈的速度比分配堆的速度快的多,而这些数据经常使用。

     Java栈与堆

    ----对这两个概念的不明好久,终于找到一篇好文,拿来共享

    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。

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