我理解的Java栈与堆，String类

无意间在CSDN上看到一篇说栈与堆的文章，欣然取之，后来发现里面有些东西确实还有待推敲。

再看看评论，看到了高手的详解。我整合了一下，加上自己的理解，现在贴上来，希望多多赐教。

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。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。

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(注意，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。值得注意的是，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;

直接在栈中把3这个字面值交给a。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，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于栈中。

但有特殊情况：

Integer a = 3;

Integer b = 3;

System.out.println(a==b); //打印结果是true

但是，如果 Integer a = 266;Integer b = 266;System.out.println(a==b) ///这样就是false了

原因：

Integer i = 3;
sun的编译器是这样处理的:
Integer i=Integer.valueOf(3);
而不是通过new来创建了,因为Integer类中静态的创建了-128~+127之间的对象,需要的数在这个范围之内时,直接返回,此范围之外的数才通过new来创建.

这里：要插入一点我对"=="号和"equals"的理解。

对于==，假如是a==b 那么，它是直接比较a与b里面的内容。

而对于equals:它是比较a与b所真实代表的值，是否相等。

4. String是一个特殊的类。即可以用String str = new String("abc");的形式来创建，也可以用String str = "abc"；的形式来创建。

对于new的形式，大家应该想法都比较一致，它是在堆中开一片内存。只要见到new，就一定是在堆中开辟了空间。另外要注意，如果是一个类，它里面有基本类型，则基本类型也放在堆中。

着重说一下对于：String str = "abc"的内部工作。Java内部将此语句转化为以下几个步骤：

如果不用new的形式，则我们要分析的空间不再是堆，而是数据区了。在JVM中，一共分为四个部分：堆，栈，数据区，代码区。

首先呢，它应该在栈中开辟一个空间，名字就是str了。然后，java会到数据区中找值为abc的字符串，如果找到了，则把它的地址赋给栈中的已开辟空间的值。否则，它会先在数据区中开辟一块内存，值为abc，然后，再把它的地址赋给str.

为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true

注意，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是否相等。

==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(也就是说里面的存的地址是相同的)。而我们在这里要看的是，str1与str2是否都指向了同一个对象。

结果说明，JVM创建了两个引用str1和str2，但只创建了一个对象，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：
复制内容到剪贴板代码:
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发现在栈中没有存放该值的地址，便开辟了这个地址，并创建了一个新的对象，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变(immutable)的类。如果你要改变其值，可以，但JVM在运行时根据新值悄悄创建了一个新对象，然后将这个对象的地址返回给原来类的引用。这个创建过程虽说是完全自动进行的，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(注意，str3并没有创建新对象)。当str1改完其值后，再创建一个String的引用str4，并指向因str1修改值而创建的新的对象。可以发现，这回str4也没有创建新的对象，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 创建了两个引用。创建了两个对象。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
创建了两个引用。创建了两个对象。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，都会在堆中创建，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。

5. 结论与建议：

(1)我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！唯一可以肯定的是，指向String类的引用被创建了。至于这个引用到底是否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()方法来显要地创建一个新的对象。因此，更为准确的说法是，我们创建了一个指向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现的bug是很有帮助的。

(2)使用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是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，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的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。

(3) java新增了StringBuilder来处理可变字符串,如果不需要多线程环境,应该首先选择这个。

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