Java数组与堆栈相关知识总结

一、数组创建

1.1 声明并赋值

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

1.2 声明数组名开辟空间并且赋值

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

1.3 声明数组时指定元素个数然后赋值

int[] a= new int[3];

这里Java会默认数组元素值为0

1.4 在以上的基础上创建多维数组

int[][] a = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}; //每个子数组元素个数不要求均相同
int[][] a = new int[m][n]; //其中n可以省略，在创建的时候可以指定
int[][][] a = new int[m][n][q]; //同样其中n、q可以省略

同样的，在new一个数组时，如不初始化，Java会默认数组元素值为0。

二、数据类型

Java中的数据类型有两种：

2.1 八种基本数据类型

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

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。
自动变量存的是字面值，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。

2.2 包装类数据

包装类的数据是如 Integer, String, Double等将相应的基本数据类型包装起来的类。这些类数据全部存在于堆中，Java用new()语句来显式地告诉编译器，在运行时才根据需要动态创建，因此比较灵活，但缺点是要占用更多的时间。
String是一个特殊的包装类数据。即可以用String str = "abc"；的形式来创建，也可以用String str = new String("abc")；的形式来创建。String str = "abc"；中，并没有通过new()来创建实例,因为String str = "abc"； 是存储在字符串常量池中。 字符串常量池则存在于方法区。
JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候进行了一些优化。

1.为字符串开辟一个字符串常量池，类似于缓存区。

2.创建字符串常量时，首先坚持字符串常量池是否存在该字符串。存在该字符串，

3.返回引用实例，不存在，实例化该字符串并放入池中。

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

可以看到结果是true，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。

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

参考上面的代码可以知道，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。
因此，并没有与String是不可变的相矛盾。
继续修改代码：

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

可以看出，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。
继续修改代码：

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

可以发现此时返回false，这是因为通过new出来的放在了堆中，而第二个存于栈中，所以不相等。
另外：数据类型包装类的值不可修改。不仅仅是String类的值不可修改，所有的数据类型包装类都不能更改其内部的值。

三、栈、栈、方法区

栈是一种连续储存的数据结构，具有先进后出的性质。
堆是一种非连续的树形储存数据结构，每个节点有一个值，整棵树是经过排序的。特点是根结点的值最小（或最大），且根结点的两个子树也是一个堆。常用来实现优先队列，存取随意。
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。

3.1 栈

1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)。

2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的。

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)

4.数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，这个数据就会自动消失。

通常的操作有入栈（压栈），出栈和栈顶元素。想要读取栈中的某个元素，就是将其之间的所有元素出栈才能完成。

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。
另外，栈数据可以共享
类似于int a = 3;等都是存放于栈中，当新创建值时Java会判断栈中是否已存在，若存在则引用该地址，不存在则创建。例如：

 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，然后查找有没有字面值为3的地址，没找到，就开辟一个存放3这个字面值的地址，然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，由于在栈中已经有3这个字面值，便将b直接指向3的地址。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。
特别注意的是，这种字面值的引用与类对象的引用不同。假定两个类对象的引用同时指向一个对象，如果一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，那么另一个对象引用变量也即刻反映出这个变化。相反，通过字面值的引用来修改其值，不会导致另一个指向此字面值的引用的值也跟着改变的情况。如上例，我们定义完a与 b的值后，再令a=4；那么，b不会等于4，还是等于3。在编译器内部，遇到a=4；时，它就会重新搜索栈中是否有4的字面值，如果没有，重新开辟地址存放4的值；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。

3.2 堆

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。

1.存储的是对象，每个对象都包含一个与之对应的class。

2.JVM只有一个堆区(heap)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。

3.对象的由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定。

3.3 方法区

1.静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。

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

字符串常量池则存在于方法区

 字

符串对象的创建 面试题

面试题：String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象？

1、在常量池中查找是否有“abc”对象。

1)有则返回对应的引用实例；

2)没有则创建对应的实例对象。

2、在堆中 new 一个 String(“abc”) 对象。

3、将对象地址赋值给str4，创建一个引用。

所以，常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象，否则创建一个对象，以及创建一个引用。

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