如何给女朋友讲明白：Java 中 Stack(栈) 与 Heap(堆)

背景

Java 中 Stack(栈) 与 Heap(堆) 是面试中被经常问到的一个话题。

有没有对 Java 中 Stack(栈) 与 Heap(堆) 烂熟于心的童鞋，请举手！！！（怎么没人举手…）

这个时候蜗牛哥的对象弱弱的举起了小手（这个对象不是 new 出来的哈）

女朋友：牛哥，谁要怼咱呀？我要不要先打个摇摇灵？

蜗牛哥：Heap(堆) 与 Stack(栈) 是两种内存区域，不是要干架（没文化真可怕…）

蜗牛哥：今天就来给你讲讲 Java 中 Stack(栈) 与 Heap(堆) 到底是什么？

女朋友：好呀，好呀，搞明白了堆与栈，我是不是就是 Java 高级工程师了?

蜗牛哥：有牛哥在，你还怕搞不明白？？？

女朋友：嘻嘻，我已经拿好我的小本本准备好记笔记了

蜗牛哥：好的，那咱们这就开讲

什么是 Stack（栈）内存？

Java 中的 Stack（栈）是内存的一部分，包含方法、局部变量和引用变量。Stack（栈）内存始终以 后进先出 顺序引用。在 Stack（栈）内存中创建局部变量。

什么是 Heap（堆）内存？

Heap（堆）是包含对象的内存部分，也可能包含引用变量。实例变量在 Heap（堆）内存中创建。

Java 中的内存分配

JVM 将内存划分为以下部分。

1. Heap(堆)
2. Stack(栈)
3. Code(代码)
4. Static(静态)

这种内存划分是有效管理内存所必需的。

• Code(代码) 内存包含所有您的字节码。
• Stack(栈) 内存包含所有方法、局部变量和引用变量。
• Heap(堆) 内存包含对象 （也可以含有引用变量）。
• Static(静态) 内存包含静态数据 / 方法。

本地和实例变量之间的区别

变量实例被声明在类中，但不包含方法内变量

class Student{ 
    int num; // num为实例变量
    public void showData{}

局部变量被定义在方法内部，包含方法参数。

public void sum(int a){

int x = int a + 3;

// a，x是局部变量;

}

栈和堆之间的区别

让我们举个例子来更好地理解这一点。

考虑一下你的 main 方法调用方法 m1

public void m1 {
int x = 20
}

在 java 栈中，将创建一个 frame（栈帧）在方法 m1 中。

m1 中的变量 X 也将在栈中为 m1 的 frame（栈帧）中创建（见下图）。

方法 m1 调用方法 m2。在 java 栈中，在 m1 的 frame（栈帧）顶部为 m2 创建一个新栈帧。

变量 b 和 c 也将在栈中的栈帧 m2 中创建。

public void m2(int b){
    boolean c;
}

同样的方法 m2 是调用方法 m3。同样在栈顶部创建一个栈帧 m3（见下图）。

现在假设我们的方法 m3 正在为类 “Account” 创建一个对象，它有两个实例变量 int p 和 int q。

Account {
    Int p;
    Int q;
}

这是方法 m3 的代码

public void m3(){
    Account ref = new Account();
    // more code
}

语句 new Account() 将在堆中创建一个 Account 对象。

引用变量 “ref” 将在 java 堆中创建。

赋值 “=” 运算符将使引用变量指向堆中的对象。

一旦方法执行完，控制流程将返回调用方法。在里的情况，就是返回到方法 m2。

方法 m3 的栈将被刷新

由于引用变量 ref 将不再指向堆中的对象，因此它将符合垃圾回收的条件。

方法 m2 完成执行后。它将从堆栈弹出，其所有变量将被刷新，不再可用。

同样对于方法 m1。

最终，控制流程将返回程序的起始点。通常，就是 “main” 方法。

如果对象有一个引用作为其实例变量怎么办？

public static void main(String args[]) {
  A parent = new A(); 
  //more code 
} 

class A{ 
  B child = new B(); 
  int e;
  //more code 
} 
  
class B{ 
  int c; 
  int d;  
  //more code 
}

在这种情况下，引用变量 “child” 将在堆中创建，而堆又将指向其对象，如下图所示。

总结一下：

• 调用方法时，会在栈顶部创建一个栈帧。
• 一旦方法完成执行，控制流将返回到调用方法，并刷新其相应的栈帧。
• 在栈中创建局部变量
• 实例变量在堆中创建并且是它们所属对象的一部分。
• 在栈中创建引用变量。

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