Java數組與堆棧相關知識總結

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一、數組創建

1.1 聲明並賦值

int[] a = {1,2,3};

1.2 聲明數組名開辟空間並且賦值

int[] a;
a = new int[]{1,2,3};

1.3 聲明數組時指定元素個數然後賦值

int[] a= new int[3];

這裡Java會默認數組元素值為0

1.4 在以上的基礎上創建多維數組

int[][] a = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; //每個子數組元素個數不要求均相同
int[][] a = new int[m][n]; //其中n可以省略，在創建的時候可以指定
int[][][] a = new int[m][n][q]; //同樣其中n、q可以省略

同樣的，在new一個數組時，如不初始化，Java會默認數組元素值為0。

二、數據類型

Java中的數據類型有兩種：

2.1 八種基本數據類型

  • int
  • short
  • long
  • byte
  • float
  • double
  • boolean
  • char

這種類型的定義是通過諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來定義的，稱為自動變量。
自動變量存的是字面值，這些字面值固定定義在某個程序塊裡面，程序塊退出後，字段值就消失瞭，出於追求速度的原因，就存在於棧中。

2.2 包裝類數據

包裝類的數據是如 Integer, String, Double等將相應的基本數據類型包裝起來的類。這些類數據全部存在於堆中，Java用new()語句來顯式地告訴編譯器，在運行時才根據需要動態創建，因此比較靈活，但缺點是要占用更多的時間。
String是一個特殊的包裝類數據。即可以用String str = "abc"；的形式來創建，也可以用String str = new String("abc")；的形式來創建。String str = "abc"；中，並沒有通過new()來創建實例,因為String str = "abc"； 是存儲在字符串常量池中。 字符串常量池則存在於方法區。
JVM為瞭提高性能和減少內存開銷，在實例化字符串常量的時候進行瞭一些優化。

1.為字符串開辟一個字符串常量池，類似於緩存區。

2.創建字符串常量時，首先堅持字符串常量池是否存在該字符串。存在該字符串，

3.返回引用實例，不存在，實例化該字符串並放入池中。

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

可以看到結果是true，結果說明，JVM創建瞭兩個引用str1和str2，但隻創建瞭一個對象，而且兩個引用都指向瞭這個對象。

String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
str1 = "bcd";
System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc
System.out.println(str1==str2); //false

參考上面的代碼可以知道，賦值的變化導致瞭類對象引用的變化，str1指向瞭另外一個新對象！而str2仍舊指向原來的對象。上例中，當我們將str1的值改為”bcd”時，JVM發現在棧中沒有存放該值的地址，便開辟瞭這個地址，並創建瞭一個新的對象，其字符串的值指向這個地址。
事實上，String類被設計成為不可改變(immutable)的類。如果你要改變其值，可以，但JVM在運行時根據新值悄悄創建瞭一個新對象，然後將這個對象的地址返回給原來類的引用。這個創建過程雖說是完全自動進行的，但它畢竟占用瞭更多的時間。在對時間要求比較敏感的環境中，會帶有一定的不良影響。
因此，並沒有與String是不可變的相矛盾。
繼續修改代碼：

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

可以看出，str3 這個對象的引用直接指向str1所指向的對象(註意，str3並沒有創建新對象)。當str1改完其值後，再創建一個String的引用str4，並指向因str1修改值而創建的新的對象。可以發現，這回str4也沒有創建新的對象，從而再次實現棧中數據的共享。
繼續修改代碼：

String str1 = new String("abc");
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //false

可以發現此時返回false，這是因為通過new出來的放在瞭堆中，而第二個存於棧中，所以不相等。
另外：數據類型包裝類的值不可修改。不僅僅是String類的值不可修改，所有的數據類型包裝類都不能更改其內部的值。

三、棧、棧、方法區

棧是一種連續儲存的數據結構，具有先進後出的性質。
堆是一種非連續的樹形儲存數據結構，每個節點有一個值，整棵樹是經過排序的。特點是根結點的值最小（或最大），且根結點的兩個子樹也是一個堆。常用來實現優先隊列，存取隨意。
棧(stack)與堆(heap)都是Java用來在Ram中存放數據的地方。與C++不同，Java自動管理棧和堆，程序員不能直接地設置棧或堆。

3.1 棧

1.每個線程包含一個棧區，棧中隻保存基礎數據類型的對象和自定義對象的引用(不是對象)。

2.每個棧中的數據(原始類型和對象引用)都是私有的。

3.棧分為3個部分：基本類型變量區、執行環境上下文、操作指令區(存放操作指令)

4.數據大小和生命周期是可以確定的，當沒有引用指向數據時，這個數據就會自動消失。

通常的操作有入棧（壓棧），出棧和棧頂元素。想要讀取棧中的某個元素，就是將其之間的所有元素出棧才能完成。

棧的優勢是，存取速度比堆要快，僅次於直接位於CPU中的寄存器。但缺點是，存在棧中的數據大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。
另外，棧數據可以共享
類似於int a = 3;等都是存放於棧中，當新創建值時Java會判斷棧中是否已存在，若存在則引用該地址，不存在則創建。例如：

 int a = 3; int b = 3；

編譯器先處理int a = 3；首先它會在棧中創建一個變量為a的引用，然後查找有沒有字面值為3的地址，沒找到，就開辟一個存放3這個字面值的地址，然後將a指向3的地址。接著處理int b = 3；在創建完b的引用變量後，由於在棧中已經有3這個字面值，便將b直接指向3的地址。這樣，就出現瞭a與b同時均指向3的情況。
特別註意的是，這種字面值的引用與類對象的引用不同。假定兩個類對象的引用同時指向一個對象，如果一個對象引用變量修改瞭這個對象的內部狀態，那麼另一個對象引用變量也即刻反映出這個變化。相反，通過字面值的引用來修改其值，不會導致另一個指向此字面值的引用的值也跟著改變的情況。如上例，我們定義完a與 b的值後，再令a=4；那麼，b不會等於4，還是等於3。在編譯器內部，遇到a=4；時，它就會重新搜索棧中是否有4的字面值，如果沒有，重新開辟地址存放4的值；如果已經有瞭，則直接將a指向這個地址。因此a值的改變不會影響到b的值。

3.2 堆

堆的優勢是可以動態地分配內存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會自動收走這些不再使用的數據。但缺點是，由於要在運行時動態分配內存，存取速度較慢。

1.存儲的是對象，每個對象都包含一個與之對應的class。

2.JVM隻有一個堆區(heap)被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對象引用，隻存放對象本身。

3.對象的由垃圾回收器負責回收，因此大小和生命周期不需要確定。

3.3 方法區

1.靜態區，跟堆一樣，被所有的線程共享。

2.方法區中包含的都是在整個程序中永遠唯一的元素，如class，static變量

字符串常量池則存在於方法區

在這裡插入圖片描述

 字

符串對象的創建 面試題

面試題：String str4 = new String(“abc”) 創建多少個對象？

1、在常量池中查找是否有“abc”對象。

1)有則返回對應的引用實例；

2)沒有則創建對應的實例對象。

2、在堆中 new 一個 String(“abc”) 對象。

3、將對象地址賦值給str4，創建一個引用。

所以，常量池中沒有“abc”字面量則創建兩個對象，否則創建一個對象，以及創建一個引用。

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