达维营-前端网1 内存分配策略
按照编译原理的观点，程序运行时的内存分配有三种策略，分别是静态的，栈式的，和堆式的。
静态存储分配是指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求，因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间。这种分配策略要求程序代码中不允许有可变数据结构(比如可变数组)的存在，也不允许有嵌套或者递归的结构出现，因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求。
栈式存储分配也可称为动态存储分配，是由一个类似于堆栈的运行栈来实现的。和静态存储分配相反，在栈式存储方案中，程序对数据区的需求在编译时是完全未知的，只有到运行的时候才能够知道，但是规定在运行中进入一个程序模块时，必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存。和我们在数据结构所熟知的栈一样，栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。
静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求，栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求，而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配，比如可变长度串和对象实例。堆由大片的可利用块或空闲块组成，堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放。
2 堆和栈的比较
上面的定义从编译原理的教材中总结而来，除静态存储分配之外，都显得很呆板和难以理解，下面撇开静态存储分配，集中比较堆和栈：
从堆和栈的功能和作用来通俗的比较，堆主要用来存放对象的，栈主要是用来执行程序的。而这种不同又主要是由于堆和栈的特点决定的。
在编程中，例如C/C++中，所有的方法调用都是通过栈来进行的，所有的局部变量，形式参数都是从栈中分配内存空间的。
实际上也不是什么分配，只是从栈顶向上用就行，就好像工厂中的传送带(conveyor belt)一样，Stack Pointer会自动指引你到放东西的位置，你所要做的只是把东西放下来就行。退出函数的时候，修改栈指针就可以把栈中的内容销毁。这样的模式速度最快， 当然要用来运行程序了。
需要注意的是，在分配的时候，比如为一个即将要调用的程序模块分配数据区时，应事先知道这个数据区的大小，也就说是虽然分配是在程序运行时进行的，但是分配的大小多少是确定的，不变的，而这个”大小多少”是在编译时确定的，不是在运行时。
堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，由于从操作系统管理的内存分配，所以在分配和销毁时都要占用时间，因此用堆的效率非常低。
但是堆的优点在于，编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间，因此，用堆保存数据时会得到更大的灵活性。
事实上，面向对象的多态性，堆内存分配是必不可少的，因为多态变量所需的存储空间只有在运行时创建了对象之后才能确定.在C++中，要求创建一个对象时，只需用 new命令编制相关的代码即可。
执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存。当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价：在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间!这也正是导致我们刚才所说的效率低的原因，看来列宁同志说的好，人的优点往往也是人的缺点，人的缺点往往也是人的优点(晕~)。
3 JVM中的堆和栈
JVM是基于堆栈的虚拟机。JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈。也就是说，对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作：以帧为单位的压栈和出栈操作。
我们知道，某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法。我们可能不知道，当前方法使用的帧称为当前帧。当线程激活一个Java方法，JVM就会在线程的 Java堆栈里新压入一个帧。这个帧自然成为了当前帧。在此方法执行期间，这个帧将用来保存参数，局部变量，中间计算过程和其他数据。这个帧在这里和编译原理中的活动纪录的概念是差不多的。
从Java的这种分配机制来看，堆栈又可以这样理解：堆栈(Stack)是操作系统在建立某个进程时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。
每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每一个实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中，并由应用所有的线程共享。跟C/C++不同，Java中分配堆内存是自动初始化的。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堆栈中分配，也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在堆中分配的内存实际建立这个对象，而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针(引用)而已。
4 Java 中的堆和栈
Java把内存划分成两种：一种是栈内存，一种是堆内存。
在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。
当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。
堆内存用来存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。
在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。
引用变量相当于为数组或者对象起的一个别名或者代号，以后就可以在程序中使用栈内存中的引用变量来访问堆中的数组或对象。
具体的说：
栈与堆都是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。
Java的堆是一个运行时数据区，类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，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，因为它是在运行时动态分配内存的，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。
栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。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。栈中主要存放一些基本类型的变量(，int， short， long， byte， float， double， boolean， char)和对象句柄。
栈有一个很重要的特殊性，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；
首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。
接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。这时，如果再令a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。
因此a值的改变不会影响到b的值。要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b， 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量
堆和栈的区别
1.申请方式不同
栈：有系统自动分配。例如：在函数中定义一个局部变量 int a = 0; 系统会在栈上自动开辟相应大小
注意：系统首先会去查看栈上是否有足够的区域去开辟该空间，如果有就直接开辟，如果没有则栈溢出
堆：由程序员自己去申请开辟，并且指明大小。(利用new/malloc)
2.申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
3.申请效率的比较：
栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆：是由new/malloc分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.（new/malloc后一定要显示的调用free/delete去释放内存）
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用VirtualAlloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈是直接在进程的地址空间中保留一快内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
4.堆和栈中的存储内容
栈： 在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，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，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶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。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。
5.底层不同
栈：是连续的空间
堆：不是连续的空间
请注意：在栈上所申请的内存空间，当我们出了变量所在的作用域后，系统会自动我们回收这些空间，而在堆上申请的空间，当出了相应的作用域以后，我们需要显式 的调用delete来释放所申请的内存空间，如果我们不及时得对这些空间进行释放，那么内存中的内存碎片就越来越多，从而我们的实际内存空间也就会变的越 来越少，即，孤立的内存块越来越多．在这里，我们知道，堆中的内存区域不是连续的，还是将有效的内存区域经过链表指针连接起来的，如果我们申请到了某一块 内存，那么这一块内存区将会从连续的（通过链表连接起来的）内存块上断开，如果我们在使用完后，不及时的对它进行释放，那么它就会孤立的开来，由于没有任 何指针指向它，所以这个区域将成为内存碎片，所以在使用完动态分配的内存（通过NEW申请）后，一定要显式的对它进行DELETE删除．对于这一点，一定 要切记．．．
int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
void main()
{
int b; //栈
char s[] = “abc“;//栈
char *p2; //栈
char *p3 = “123456“; //123456\0在常量区，p3在栈上；体会与 char s[]="abc"; 的不同
static int c =0； //全局初始化区
p2 = (char *)malloc(20); //堆区
strcpy(p1, “123456“); //123456\0在常量区，编译器可能将它与p3指向的 “123456 “优化成一块
}