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Java回归线之堆栈介绍

来源:青年人(Qnr.Cn) 时间:2010年01月21日 阅读: 贵港教育体育博彩有哪些平台网】 ?体育博彩有哪些平台书店

  1 . 栈(stack)与堆(heap)都是Java用来在Ram中存放数据的地点 。与C++不同,Java自动管理栈和堆,程序员不能直接地配置 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运用的数据。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 (留心 ,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。值得留心的是,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,字段值就消散了),出于追求速度的原由 ,就存在于栈中。

  另外,栈有一个很主要 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 ;首先它会在栈中建立 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 ;在建立完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。

  特别留心的是,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动 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能不能 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值的改动 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,在运行时才根据须要动态建立 ,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" );的形式来建立 ,也可以用String str = "abc" ;的形式来建立 (作为比较,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!因为编译器在后台执行 Integer i = new Integer( 3 )的转换)。前者是规范的类的建立 流程 ,即在Java中,一切都是对象,而对象是类的实例,全部通过 new ()的形式来建立。Java中的有些类,如DateFormat类,可以通过该类的getInstance()要领 来返回一个新建立的类,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 ()来建立的,而getInstance()向外部潜藏 了此细节。那为什么在String str = "abc" ;中,并没有通过 new ()来建立实例,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多个 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,接着建立一个新的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。

  值得留心 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疑问 ,我们可以通过以下的多个 代码执行 验证。

  String str1 = "abc" ;

  String str2 = "abc" ;

  System.out.println(str1==str2); //true

  留心 ,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能不能 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能不能 都指向了同一个对象。

  结果说明,JVM建立 了两个引用str1和str2,但只建立 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发觉 在栈中没有存放该值的地址,便开辟了这个地址,并建立 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动 (immutable)的类。如果你要改动 其值,可以,但JVM在运行时根据新值悄悄建立了一个新对象,然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。这个建立 流程 虽说是完全自动执行的,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(留心 ,str3并没有建立 新对象)。当str1改完其值后,再建立一个String的引用 str4,并指向因str1修改值而建立 的新的对象。可以发觉 ,这回str4也没有建立新的对象,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

  建立 了两个引用。建立 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

  建立 了两个引用。建立 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,都会在堆中建立 ,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修改 其内部的值。

  7 . 结论与建议:

  (1 )我们在运用 诸如String str = "abc" ;的格式定义类时,总是想当然地认为,我们建立了String类的对象str。担心陷阱!对象可能并没有被建立 !唯一可以肯定的是,指向String类的引用被建立 了。至于这个引用到底能不能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 ()要领 来显要地建立 一个新的对象。因此,更为准确的说法是,我们建立了一个指向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觉 的bug是很有帮助的。

  (2 )运用 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能不能 有必要建立 新对象。而对于String str = new String( "abc" );的代码,则一概在堆中建立 新对象,而不管其字符串值能不能 相等,能不能 有必要建立新对象,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的内部在这里实现能不能 使用 了这个模式,不得而知。

  (3 )当比较包装类里面的数值能不能 相等时,用equals()要领 ;当测试两个包装类的引用能不能 指向同一个对象时,用==。

  (4 )由于String类的immutable性质,当String变量须要 经常变换其值时,应该考虑运用 StringBuffer类,以提高程序效率。

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