堆和栈得区别

在说堆和栈之前,我们先说一下JVM(虚拟机)内存的划分:

      Java程序在运行时都要开辟空间,任何软件在运行时都要在内存中开辟空间,Java虚拟机运行时也是要开辟空间的。JVM运行时在内存中开辟一片内存区域,启动时在自己的内存区域中进行更细致的划分,因为虚拟机中每一片内存处理的方式都不同,所以要单独进行管理。

      JVM内存的划分有五片:

       1.   寄存器;

       2.   本地方法区;

       3.   方法区;

       4.   栈内存;

       5.   堆内存。

       我们重点来说一下堆和栈:

       栈内存:栈内存首先是一片内存区域,存储的都是局部变量,凡是定义在方法中的都是局部变量(方法外的是全局变量),for循环内部定义的也是局部变量,是先加载函数才能进行局部变量的定义,所以方法先进栈,然后再定义变量,变量有自己的作用域,一旦离开作用域,变量就会被释放。栈内存的更新速度很快,因为局部变量的生命周期都很短。

       堆内存:存储的是数组和对象(其实数组就是对象),凡是new建立的都是在堆中,堆中存放的都是实体(对象),实体用于封装数据,而且是封装多个(实体的多个属性),如果一个数据消失,这个实体也没有消失,还可以用,所以堆是不会随时释放的,但是栈不一样,栈里存放的都是单个变量,变量被释放了,那就没有了。堆里的实体虽然不会被释放,但是会被当成垃圾,Java有垃圾回收机制不定时的收取。

      下面我们通过一个图例详细讲一下堆和栈:

      比如主函数里的语句   int [] arr=new int [3];在内存中是怎么被定义的:

      主函数先进栈,在栈中定义一个变量arr,接下来为arr赋值,但是右边不是一个具体值,是一个实体。实体创建在堆里,在堆里首先通过new关键字开辟一个空间,内存在存储数据的时候都是通过地址来体现的,地址是一块连续的二进制,然后给这个实体分配一个内存地址。数组都是有一个索引,数组这个实体在堆内存中产生之后每一个空间都会进行默认的初始化(这是堆内存的特点,未初始化的数据是不能用的,但在堆里是可以用的,因为初始化过了,但是在栈里没有),不同的类型初始化的值不一样。所以堆和栈里就创建了变量和实体:

                                                  

     那么堆和栈是怎么联系起来的呢?

     我们刚刚说过给堆分配了一个地址,把堆的地址赋给arr,arr就通过地址指向了数组。所以arr想操纵数组时,就通过地址,而不是直接把实体都赋给它。这种我们不再叫他基本数据类型,而叫引用数据类型。称为arr引用了堆内存当中的实体。(可以理解为c或c++的指针,Java成长自c++和c++很像,优化了c++)                                                                

     

              如果当int [] arr=null;

              arr不做任何指向,null的作用就是取消引用数据类型的指向。

              当一个实体,没有引用数据类型指向的时候,它在堆内存中不会被释放,而被当做一个垃圾,在不定时的时间内自动回收,因为Java有一个自动回收机制,(而c++没有,需要程序员手动回收,如果不回收就越堆越多,直到撑满内存溢出,所以Java在内存管理上优于c++)。自动回收机制(程序)自动监测堆里是否有垃圾,如果有,就会自动的做垃圾回收的动作,但是什么时候收不一定。

             所以堆与栈的区别很明显:

            1.栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体;

            2.栈内存的更新速度要快于堆内存,因为局部变量的生命周期很短;

            3.栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放,而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。


<think>我们正在讨论数据结构中的队列。用户已经提供了几个引用,我们需要从中提取有用的信息,并结合我们的知识来回答用户的问题。 用户的问题有两个部分: 1. 区别 2. 队列的区别 根据引用,我们可以总结如下: 关于(Heap): - 是一种动态分配内存的区域,大小不固定,可以随时扩展或收缩(引用[1])。 - 适合存储动态大小的数据,如动态数组、链表、树等(引用[1])。 - 的内存管理需要程序员手动进行(如使用malloc, free等)(引用[1])。 关于(Stack): - 是一种线性数据结构,遵循后进先出(LIFO)原则(引用[2][3])。 - 中的数据占用的内存空间大小是确定的,由系统自动分配释放(引用[2])。 - 的操作主要有PUSH(入POP(出)(引用[3])。 关于队列(Queue): - 队列是一种线性数据结构,遵循先进先出(FIFO)原则(引用[1][3])。 - 队列的操作包括入队(enqueue)出队(dequeue)。 现在,我们分别回答两个问题: 一、区别: 1. 数据结构性质: - :通常不是指数据结构中的(注意:数据结构中的通常指二叉,是一种完全二叉树,分为最大最小),但这里用户引用的内容主要讨论内存管理中的。在内存管理中,是动态分配的内存区域。 - :是一种具有LIFO特性的数据结构。 2. 内存管理角度(在程序运行内存中的): - 分配方式: :动态分配,由程序员控制(手动申请释放)。 :由系统自动分配释放,如函数调用时局部变量的存储。 - 大小: :大小不固定,可动态扩展。 :大小固定,通常较小。 - 效率: :分配释放需要手动管理,可能产生内存碎片,效率相对较低。 :系统自动管理,效率高。 - 数据存储内容: :存储动态分配的数据,如malloc分配的内存。 :存储函数调用信息(如返回地址、参数)、局部变量等。 3. 数据结构角度(如果指数据结构中的): - (二叉):是一种特殊的树形结构,通常用于实现优先队列。 - :线性结构,后进先出。 注意:用户的问题中引用的内容混合了内存管理数据结构两个概念。在回答时,我们需要澄清这两个不同的语境。 二、队列的区别: 1. 数据操作原则: - :后进先出(LIFO),即最后压入的元素最先弹出。 - 队列:先进先出(FIFO),即最先进入队列的元素最先出队。 2. 操作名称: - :插入操作称为压(PUSH),删除操作称为弹(POP)。 - 队列:插入操作称为入队(enqueue),删除操作称为出队(dequeue)。 3. 应用场景: - :函数调用、表达式求值、括号匹配、递归等。 - 队列:任务调度、缓冲处理、广度优先搜索等。 根据以上分析,我们组织回答如下:</think>### 与队列的区别分析 #### 一、区别(内存管理角度) | 特性 | (Heap) | (Stack) | |--------------|-------------------------------|--------------------------------| | **管理方式** | 手动分配释放 (`malloc`/`free`)| 系统自动管理 | | **内存大小** | 动态扩展/收缩 | 固定大小(编译时确定)[^2] | | **访问速度** | 较慢(需寻址) | 极快(直接操作指针) | | **存储内容** | 动态对象、全局变量 | 局部变量、函数参数[^1] | | **碎片问题** | 易产生内存碎片 | 无碎片问题 | | **生命周期** | 显式释放前持续存在 | 函数结束自动释放[^2] | > **关键区别**:像"自选仓库"(需手动管理),像"自动传送带"(系统托管)[^1] #### 二、与队列的区别(数据结构角度) | 特性 | (Stack) | 队列 (Queue) | |--------------|-------------------------------|-------------------------------| | **操作原则** | 后进先出 (LIFO)[^3] | 先进先出 (FIFO)[^1] | | **核心操作** | `push`(入)/`pop`(出) | `enqueue`(入队)/`dequeue`(出队)| | **存储结构** | 单端操作(仅顶) | 双端操作(队头出/队尾入)[^4]| | **内存管理** | 系统自动分配释放[^2] | 通常需手动实现内存管理 | | **典型应用** | 函数调用、括号匹配 | 任务调度、打印队列[^1] | ```mermaid graph LR A[数据结构] --> B[ LIFO] A --> C[队列 FIFO] B --> D[操作:push/pop] C --> E[操作:enqueue/dequeue] D --> F[应用:递归调用] E --> G[应用:消息缓冲] ``` #### 三、典型应用场景 1. **的应用** - 动态内存分配(如`malloc`) - 复杂数据结构存储(树、图) - 大小不确定的数据缓冲区[^1] 2. **的应用** - 函数调用(保存返回地址/局部变量) - 表达式求值($3 \times (4 + 2)$) - 回溯算法(迷宫求解)[^3] 3. **队列的应用** - 消息队列(生产者-消费者模型) - 广度优先搜索(BFS) - 多线程任务调度[^4] > **内存布局示例**(C程序运行时): > ``` > 高地址 > ┌────────────┐ > │ │ ← 动态增长 > ├────────────┤ > │ │ ← 动态增长 > ├────────────┤ > │ 全局变量 │ > ├────────────┤ > │ 程序代码 │ > └────────────┘ 低地址 > ``` #### 四、技术本质总结 1. **** - 动态内存池,需手动管理 - 分配策略:首次适应/最佳适应算法 - 内存碎片问题需关注 2. **** - 函数执行的基础框架 - 通过指针寄存器(如x86的`ESP`)高效访问 - 溢出是常见安全漏洞 3. **队列** - 实现方式多样(数组/链表/循环队列) - 循环队列解决"假溢出":`front = (front+1) % size`[^4] - 优先队列=+队列(按优先级出队) --- ### 相关问题 1. 为什么内存分配比快? 2. 如何用两个实现一个队列? 3. 循环队列如何判断队满/队空?[^4] 4. 内存泄漏的检测方法有哪些? 5. 函数调用的具体工作原理是什么?[^3]
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