深入理解Java中的堆和棧
我想這篇足以讓大家很清晰理解Java的棧和堆疊的區別。下面的是我收集了好多網友的資料加以整理的。
Java 中的堆和棧
Java把記憶體劃分成兩種：一種是棧記憶體，一種是堆記憶體。
1.棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放資料的地方。與C++不同，Java自動管理棧和堆，程式設計師不能直接地設定棧或堆。
2. 棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次於直接位於CPU中的暫存器。但缺點是，存在棧中的資料大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。另外，棧資料可以共享。
3. 堆的優勢是可以動態地分配記憶體大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的資料。但缺點是，由於要在執行時動態分配記憶體，存取速度較慢
Java資料型別與記憶體
Java中的資料型別有兩種。
一種是基本型別(primitive types), 共有8種，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意， 並沒有string的基本型別)。這種型別的定義是通過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自動變數。值得注意的是，自動變數存的是字面值，不是類的例項，即不是類的引用，這裡並沒有類的存在。如int a = 3; 這裡的a是一個指向int型別的引用，指向3這個字面值。這些字面值的資料，由於大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個程式塊裡面，程式塊退出後，欄位值就消失了)，出於追求速度的原因，就存在於棧中。
另外，棧有一個很重要的特殊性，就是存在棧中的資料可以共享。假設我們同時定義：
int a = 3;
int b = 3; 編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中建立一個變數為a的引用，然後查詢有沒有字面值為3的地址，沒找到，就開闢一個存放3這個 字面值的地址，然後將a指向3的地址。接著處理int b = 3；在建立完b的引用變數後，由於在棧中已經有3這個字面值，便將b直接指向3的地址 。這樣，就出現了a與b同時均指向3的情況。
特別注意的是，這種字面值的引用與類物件的引用不同。假定兩個類物件的引用同時指向一個物件，如果一個物件引用變數修改了這個 物件的內部狀態，那麼另一個物件引用變數也即刻反映出這個變化。相反，通過字面值的引用來修改其值，不會導致另一個指向此字面值的 引用的值也跟著改變的情況。如上例，我們定義完a與b的值後，再令a=4；那麼，b不會等於4，還是等於3。在編譯器內部，遇到a=4；時，它 就會重新搜尋棧中是否有4的字面值，如果沒有，重新開闢地址存放4的值；如果已經有了，則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。
另一種是包裝類資料，如Integer, String, Double等將相應的基本資料型別包裝起來的類。這些類資料全部存在於堆中，Java用new() 語句來顯示地告訴編譯器，在執行時才根據需要動態建立，因此比較靈活，但缺點是要佔用更多的時間。
在JAVA中，有六個不同的地方可以儲存資料：
- 暫存器（register）。這是最快的儲存區，因為它位於不同於其他儲存區的地方——處理器內部。但是暫存器的數量極其有限，所以暫存器由編譯器根據需求進行分配。你不能直接控制，也不能在程式中感覺到暫存器存在的任何跡象。
- 堆疊（stack）。位於通用RAM中，但通過它的“堆疊指標”可以從處理器哪裡獲得支援。堆疊指標若向下移動，則分配新的記憶體；若向上移動，則釋放那些記憶體。這是一種快速有效的分配儲存方法，僅次於暫存器。建立程式時候，JAVA編譯器必須知道儲存在堆疊內所有資料的確切大小和生命週期，因為它必須生成相應的程式碼，以便上下移動堆疊指標。這一約束限制了程式的靈活性，所以雖然某些JAVA資料儲存在堆疊中——特別是物件引用，但是JAVA物件不儲存其中。
- 堆（heap）。一種通用性的記憶體池（也存在於RAM中），用於存放所以的JAVA物件。堆不同於堆疊的好處是：編譯器不需要知道要從堆 裡分配多少儲存區域，也不必知道儲存的資料在堆裡存活多長時間。因此，在堆裡分配儲存有很大的靈活性。當你需要建立一個物件的時候 ，只需要new寫一行簡單的程式碼，當執行這行程式碼時，會自動在堆裡進行儲存分配。當然，為這種靈活性必須要付出相應的程式碼。用堆進行儲存分配比用堆疊進行儲存儲存需要更多的時間。
- 靜態儲存（static storage）。這裡的“靜態”是指“在固定的位置”。靜態儲存裡存放程式執行時一直存在的資料。你可用關鍵字static來標識一個物件的特定元素是靜態的，但JAVA物件本身從來不會存放在靜態儲存空間裡。
- 常量儲存（constant storage）。常量值通常直接存放在程式程式碼內部，這樣做是安全的，因為它們永遠不會被改變。有時，在嵌入式系統中，常量本身會和其他部分分割離開，所以在這種情況下，可以選擇將其放在ROM中 。
- 非RAM儲存。如果資料完全存活於程式之外，那麼它可以不受程式的任何控制，在程式沒有執行時也可以存在。
就速度來說，有如下關係：
暫存器 < 堆疊 < 堆 < 其他
『上面這段話摘取之《Thinking in Java》』
問題一：
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true 問題二：
String str1 =new String ("abc");
String str2 =new String ("abc");
System.out.println(str1==str2); // false 問題三：
String s1 = "ja";
String s2 = "va";
String s3 = "java";
String s4 = s1 + s2;
System.out.println(s3 == s4);//false
System.out.println(s3.equals(s4));//true 在函式中定義的一些基本型別的變數和物件的引用變數都在函式的棧記憶體中分配。
堆記憶體用來存放由new建立的物件和陣列。
在堆中分配的記憶體，由Java虛擬機器的自動垃圾回收器來管理。
在堆中產生了一個數組或物件後，還可以在棧中定義一個特殊的變數，讓棧中這個變數的取值等於陣列或物件在堆記憶體中的首地址，棧中的這個變數就成了陣列或物件的引用變數。
引用變數就相當於是為陣列或物件起的一個名稱，以後就可以在程式中使用棧中的引用變數來訪問堆中的陣列或物件。
具體的說：
棧與堆都是Java用來在Ram中存放資料的地方。與C++不同，Java自動管理棧和堆，程式設計師不能直接地設定棧或堆。
Java的堆是一個執行時資料區,類的(物件從中分配空間。這些物件通過new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它們不需要程式程式碼來顯式的釋放。堆是由垃圾回收來負責的，堆的優勢是可以動態地分配記憶體大小，生存期也不必事先告訴編譯器，因為它是在執行時動態分配記憶體的，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的資料。但缺點是，由於要在執行時動態分配記憶體，存取速度較慢。
棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次於暫存器，棧資料可以共享。但缺點是，存在棧中的資料大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。棧中主要存放一些基本型別的變數（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和物件控制代碼。
棧有一個很重要的特殊性，就是存在棧中的資料可以共享。假設我們同時定義：
int a = 3;
int b = 3;編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中建立一個變數為a的引用，然後查詢棧中是否有3這個值，如果沒找到，就將3存放進來，然後將a指向3。接著處理int b = 3；在建立完b的引用變數後，因為在棧中已經有3這個值，便將b直接指向3。這樣，就出現了a與b同時均指向3的情況。這時，如果再令a=4；那麼編譯器會重新搜尋棧中是否有4值，如果沒有，則將4存放進來，並令a指向4；如果已經有了，則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。要注意這種資料的共享與兩個物件的引用同時指向一個物件的這種共享是不同的，因為這種情況a的修改並不會影響到b, 它是由編譯器完成的，它有利於節省空間。而一個物件引用變數修改了這個物件的內部狀態，會影響到另一個物件引用變數。
String是一個特殊的包裝類資料。可以用：
String str = new String("abc");
String str = "abc"; 兩種的形式來建立，第一種是用new()來新建物件的，它會在存放於堆中。每呼叫一次就會建立一個新的物件。
而第二種是先在棧中建立一個對String類的物件引用變數str，然後查詢棧中有沒有存放”abc”，如果沒有，則將”abc”存放進棧，並令str指向”abc”，如果已經有”abc” 則直接令str指向“abc”。
比較類裡面的數值是否相等時，用equals()方法；當測試兩個包裝類的引用是否指向同一個物件時，用==，下面用例子說明上面的理論。
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true 可以看出str1和str2是指向同一個物件的。
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物件。每一次生成一個。
因此用第二種方式建立多個”abc”字串,在記憶體中其實只存在一個物件而已. 這種寫法有利與節省記憶體空間. 同時它可以在一定程度上提高程式的執行速度，因為JVM會自動根據棧中資料的實際情況來決定是否有必要建立新物件。而對於
String str = new String("abc")；
的程式碼，則一概在堆中建立新物件，而不管其字串值是否相等，是否有必要建立新物件，從而加重了程式的負擔。
另一方面, 要注意: 我們在使用諸如String str = “abc”；的格式定義類時，總是想當然地認為，建立了String類的物件str。（不一定，因為如果事先沒有，那麼就會建立，這就是建立物件了，如果原來就有，那就指向那個原來的物件就可以了）！物件可能並沒有被建立！而可能只是指向一個先前已經建立的物件。只有通過new()方法才能保證每次都建立一個新的物件。由於String類的immutable(不可改變性)性質，當String變數需要經常變換其值時，應該考慮使用StringBuffer類，以提高程式效率。