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每個線程配置設定一個stack,每個程序配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  學習程式設計的時候,經常會看到stack這個詞,它的中文名字叫做"棧"。

  了解這個概念,對于了解程式的運作至關重要。容易混淆的是,這個詞其實有三種含義,适用于不同的場合,必須加以區分。

  含義一:資料結構

  stack的第一種含義是一組資料的​​存放方式​​,特點為LIFO,即後進先出(Last in, first out)。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  在這種資料結構中,資料像積木那樣一層層堆起來,後面加入的資料就放在最上層。使用的時候,最上層的資料第一個被用掉,這就叫做"後進先出"。

  與這種結構配套的,是一些特定的方法,主要為下面這些。

  • push:在最頂層加入資料。
  • pop:傳回并移除最頂層的資料。
  • top:傳回最頂層資料的值,但不移除它。
  • isempty:傳回一個布爾值,表示目前stack是否為空棧。

  含義二:代碼運作方式

  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一樣存放,以實作層層調用。

  下面以一段Java代碼為例(​​來源​​)。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  上面這段代碼運作的時候,首先調用main方法,裡面需要生成一個Student的執行個體,于是又調用Student構造函數。在構造函數中,又調用到setName方法。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  這三次調用像積木一樣堆起來,就叫做"調用棧"。程式運作的時候,總是先完成最上層的調用,然後将它的值傳回到下一層調用,直至完成整個調用棧,傳回最後的結果。

  含義三:記憶體區域

  stack的第三種含義是​​存放資料的一種記憶體區域​​。程式運作的時候,需要記憶體空間存放資料。一般來說,系統會劃分出兩種不同的記憶體空間:一種叫做stack(棧),另一種叫做heap(堆)。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  它們的主要差別是:stack是有結構的,每個區塊按照一定次序存放,可以明确知道每個區塊的大小;heap是沒有結構的,資料可以任意存放。是以,stack的尋址速度要快于heap。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  其他的差別還有,一般來說,每個線程配置設定一個stack,每個程序配置設定一個heap,也就是說,stack是線程獨占的,heap是線程共用的。此外,stack建立的時候,大小是确定的,資料超過這個大小,就發生stack overflow錯誤,而heap的大小是不确定的,需要的話可以不斷增加。

  根據上面這些差別,資料存放的規則是:隻要是局部的、占用空間确定的資料,一般都存放在stack裡面,否則就放在heap裡面。請看下面這段代碼(​​來源​​)。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  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,記憶體占用空間是确定的,而且是局部變量,隻用在Method1區塊之内,不會用于區塊之外。cls1也是局部變量,但是類型為指針變量,指向一個對象的執行個體。指針變量占用的大小是确定的,但是對象執行個體以目前的資訊無法确知所占用的記憶體空間大小。

  這三個變量和一個對象執行個體在記憶體中的存放方式如下。

每個線程配置設定一個stack,每個程式配置設定一個heap;heap沒有結構,是以尋址慢(轉)

  從上圖可以看到,i、y和cls1都存放在stack,因為它們占用記憶體空間都是确定的,而且本身也屬于局部變量。但是,cls1指向的對象執行個體存放在heap,因為它的大小不确定。作為一條規則可以記住,所有的對象都存放在heap。

  接下來的問題是,當Method1方法運作結束,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,因為它們是局部變量,區塊一旦運作結束,就沒必要再存在了。而heap之中的那個對象執行個體繼續存在,直到系統的垃圾清理機制(garbage collector)将這塊記憶體回收。是以,一般來說,記憶體洩漏都發生在heap,即某些記憶體空間不再被使用了,卻因為種種原因,沒有被系統回收。