关键字: 内存相关
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.
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~).
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。
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。java中的对象和数组都存放在堆中。
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)和对象引用。
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。
ps:关于c++的内存分配
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区(stack)— 由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区(heap) — 一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表,呵呵。
3、全局区(静态区)(static)—,全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后有系统释放
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
二、例子程序
这是一个前辈写的,非常详细
//main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b; 栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量区,p3在栈上。
static int c =0; 全局(静态)初始化区
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方。
}
分享到:
相关推荐
### Java中堆内存与栈内存分配浅析 #### 一、引言 在Java编程语言中,内存管理是一项至关重要的技术。程序运行时所使用的内存主要分为两类:堆内存(Heap Memory)和栈内存(Stack Memory)。理解这两种内存类型的...
#### 五、堆和栈的比较 - **功能和作用**: - **堆**主要用于存储对象和数组。 - **栈**主要用于执行程序,并存储局部变量和方法参数。 - **特点**: - **栈**的分配速度快,但容量有限。栈内存中的数据生命周期...
### JAVA中的内存分配策略 #### 一、内存分配的基本概念 在探讨JAVA中的内存分配策略之前,我们需要了解一些基本的概念。 - **静态存储分配**:指的是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,...
5. 堆和栈的比较 从堆和栈的功能和作用来看,堆主要用来存放对象的,栈主要是用来执行程序的。在程序设计中,所有的方法调用都是通过栈进行的,所有的局部变量、形式参数都是从栈中分配内存空间的。退 出函数的时候...
轮转法(Round Robin)是一种简单的内存分配策略,常见于多进程或线程调度中。在Java中,虽然JVM并不直接支持轮转法进行内存分配,但可以通过模拟实现。例如,我们可以创建一个固定大小的内存池,然后按照预定义的...
Java程序在运行时的内存分配是一个关键的概念,它关乎...理解并掌握这些Java内存分配的知识点,对于编写高效、稳定的Java程序至关重要。通过实践和深入学习,开发者可以更好地控制程序的内存使用,减少错误,提升性能。
Java内存分配主要涉及五个区域:寄存器、栈、堆、静态域和常量池。在Java编程中,理解这些内存区域的分配规则对于优化代码性能和避免内存泄漏至关重要。 1. **寄存器**:这是最快捷的存储区域,但不在Java程序员的...
对比其他编程语言,Java的内存分配策略更加灵活且自动化。在静态存储分配中,数据的存储空间在编译阶段就已确定,而Java的内存分配允许动态的、运行时的变化。栈式分配通常用于存储生命周期短、大小确定的变量,而堆...
其中,堆和栈是主要的内存分配区域。 2. **栈内存**:栈主要用于存储基本类型变量和对象引用。每当一个方法被调用时,都会在栈上创建一个栈帧,包含局部变量表、操作数栈、动态链接和返回地址。当方法执行完毕,...
- **Java内存模型(JMM)**:定义了线程之间如何共享和访问内存,确保并发编程中的可见性、有序性和原子性。 7. **JVM运行原理** - **类加载机制**:JVM通过类加载器加载类,包括加载、验证、准备、解析和初始化...
Java内存分配原理是Java编程中的重要一环,它关乎到程序的性能、稳定性和资源管理。深入理解这一主题,能够帮助开发者编写出更高效、更稳定的代码。在Java中,内存分为堆内存、栈内存、方法区(在Java 8之后被元空间...
堆和栈是两种不同的内存分配机制。栈是为执行线程留出的内存空间,而堆是为动态分配预留的内存空间。栈比堆要快,因为它存取模式使它可以轻松的分配和重新分配内存。堆比栈要慢,因为它需要更多的 bookkeeping 参与...
在Java中,内存分配主要涉及堆内存和栈内存。栈内存由JVM自动管理,遵循“先入后出”的原则,用于存储基本类型和对象引用。而堆内存是Java对象的存储区域,JVM通过垃圾回收机制来回收不再使用的对象,从而实现动态...
Java的内存分配策略与编译原理密切相关。静态存储分配在编译时就确定了存储空间,适用于没有可变数据结构和嵌套/递归结构的场景。栈式分配适用于生命周期短、生存期确定的变量,而堆式分配则适合于需要动态分配和...
这些数据的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(如/CompactFields)和字段在Java源码中的顺序的影响。 3. **对齐填充(Padding)**:由于虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,填充是为了让对象大小符合这一要求而...
Java的内存分配策略使得栈和堆之间存在交互,例如,当对象引用作为局部变量时,引用本身存储在栈上,而实际的对象实例存储在堆上。 通过图解的方式,我们可以更直观地理解栈和堆的工作原理。栈内存展示的是调用栈的...