“堆”,"栈","堆栈"的区别及部分应用

Posted 2021-05-23 ltyan

栈又名堆栈，“堆”和"栈"的概念要从数据结构、内存分配这两个方面来看。

数据结构中，栈（stack）是一种“后进先出”的存储结构。第一个进栈的为栈底，最后一个进栈的为栈顶。出栈从栈顶开始顺序进行。(我觉得在数据结构中就叫栈，这样比较清楚)
在实际编程中，可以通过两种方式来实现：使用数组的形式来实现栈，这种栈也称为静态栈；使用链表的形式来实现栈，这种栈也称为动态栈。

堆(heap)是一种特殊的完全二叉树。其中，节点是从左到右填满的，并且最后一层的树叶都在最左边（即如果一个节点没有左儿子，那么它一定没有右儿子）；每个节点的值都小于（或者都大于）其子节点的值（最小堆或者最大堆）。
相对于栈的“先进后出”特性，堆则是一种经过排序的树形数据结构，常用来实现优先队列等。

内存分配中的堆和栈：

内存分配方式不外乎包含如下三种形式：
1.从静态存储区域分配，
2.在栈上分配，
3.从堆上分配，也被称为动态内存分配。

在java中，每个Java进程对应唯一一个JVM实例，每一个JVM实例唯一对应一个JVM内存堆区。进程所创建的所有类的实例（也就是对象）或数组（指的是数组的本身，不是引用）都放在堆中,并由该进程所有的线程共享。进程中每一个线程在JVM内存中有一个自己私有的栈区。虽然Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在栈中分配的,也就是说在建立一个对象时在堆和栈中都分配内存，在堆中分配的内存实际存放这个被创建的对象的本身，而在栈中分配的内存只是存放指向这个堆对象的引用而已。局部变量 new 出来时，在栈空间和堆空间中分配空间，当局部变量生命周期结束后，栈空间立刻被回收，堆空间区域等待GC回收。
堆是程序运行时申请的动态内存，而栈是指一种使用堆的方法（所以栈又名堆栈，我觉得内存分配中叫堆栈比较好）

JVM的内存可分为3个区：堆(heap)、栈(stack)和方法区(method，也叫静态区)。
堆区:
1.存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息(class的目的是得到操作指令) ；
2.jvm只有一个堆区(heap)，且被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身和数组本身；
为什么叫“堆”，我觉得，堆区和数据结构中的二叉树堆的性质有类似的地方，如：内存区域不连续的、可随意存取的、地址链表的遍历方向是由低地址向高地址进行的等。

栈区:
1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型本身和自定义对象的引用；
2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问；
3.栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)；
为什么叫“栈”，我觉得，首先这是一块连续的内存区域（其地址的增长方向是由高向低地址进行的，最大容量一般由系统规定，相对于较小）。另外虽然内存读取是可以随意的，但C中在函数调用时，第一个存入的是主函数中函数调用后的下一条指令的地址，然后是函数的各个参数，类似入栈操作，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，清除内存类似出栈，局部变量先出栈，然后是参数，最后指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。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。

方法区（静态区）:
1.被所有的线程共享，方法区包含所有的class（class是指类的原始代码，要创建一个类的对象，首先要把该类的代码加载到方法区中，并且初始化）和static变量。
2.方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。
启动一个Java进程，这个进程首先会读取类的类信息存放到方法区中。

“栈”是一个重要的数据结构，“后进先出”这种特性有着广泛的应用，如递归调用、括号匹配等是常用的例子。
OSI模型就是一个七层的协议栈。协议栈是指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中数据传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。

通信协议的知识点下篇再复习。。。