heap和stack的区别？

1、申请方式　

　　stack:由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为 b 开辟空间
　　heap:需要程序员自己申请，并指明大小，在 c 中 malloc 函数，对于 Java 需要手动 new Object()的形式开辟

2、申请后系统的响应

　　stack：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

　　heap：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

3、申请大小的限制

　　stack：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。
　　heap：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。

4、申请效率的比较：

　　stack：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
　　heap：由 new 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

5、heap和stack中的存储过程

　　stack： 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。

　　heap：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。

6、数据结构层面的区别

　　还有就是数据结构方面的堆和栈，这些都是不同的概念。这里的堆实际上指的就是（满足堆性质的）优先队列的一种数据结构，第 1 个元素有最高的优先权；栈实际上就是满足先进后出的性质的数学或数据结构。虽然堆栈，堆栈的说法是连起来叫，但是他们还是有很大区别的，连着叫只是由于历史的原因

7、拓展知识(Java中堆栈的应用)

　　1）：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。

　　2）：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，详见第 3 点。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 的垃圾回收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。

　　3）：Java中的数据类型有两种

　　　　一种是基本类型(primitive types), 共有 8 种，即 int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并没有 string 的基本类型)。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：只在定义它们的时候才创建，在定义它们的函数返回时系统回收变量所占存储空间。对这些变量存储空间的分配和回收是由系统自动完成的。）。值得注意的是，自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。如 int a = 3; 这里的 a 是一个指向 int 类型的引用，指向 3 这个字面值。这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知(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。

　　　　另外，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。另一种是包装类数据，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()语句来显示地告诉编译器，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。

　　4）：.每个 JVM 的线程都有自己的私有的栈空间，随线程创建而创建，java 的 stack 存放的是 frames，java 的 stack和 c 的不同，只是存放本地变量，返回值和调用方法，不允许直接 push 和 pop frames ，因为 frames 可能是有 heap分配的，所以java的stack分配的内存不需要是连续的。java的heap是所有线程共享的，堆存放所有 runtime data ，里面是所有的对象实例和数组，heap 是 JVM 启动时创建。

　　5）：String 是一个特殊的包装类数据。即可以用 String str = new String("abc");的形式来创建，也可以用String str = "abc"；的形式来创建(作为对比，在 JDK 5.0 之前，你从未见过 Integer i = 3;的表达式，因为类与字面值是不能通用的，除了 String。而在 JDK 5.0 中，这种表达式是可以的！因为编译器在后台进行 Integer i = newInteger(3)的转换)。前者是规范的类的创建过程，即在 Java 中，一切都是对象，而对象是类的实例，全部通过 new()的形式来创建。那为什么在 String str = "abc"；中，并没有通过 new()来创建实例，是不是违反了上述原则？其实没有

　　5.1）：关于 String str = "abc"的内部工作。Java 内部将此语句转化为以下几个步骤：

　　　　(1)先定义一个名为 str 的对 String 类的对象引用变量：String str；
　　　　(2)在栈中查找有没有存放值为"abc"的地址，如果没有，则开辟一个存放字面值为"abc"的地址，接着创建一个新的 String 类的对象 o，并将 o 的字符串值指向这个地址，而且在栈中这个地址旁边记下这个引用的对象 o。如果已经有了值为"abc"的地址，则查找对象 o，并返回 o 的地址。
　　　　(3)将 str 指向对象 o 的地址。值得注意的是，一般 String 类中字符串值都是直接存值的。但像 String str = "abc"；这种场合下，其字符串值却是保存了一个指向存在栈中数据的引用！为了更好地说明这个问题，我们可以通过以下的几个代码进行验证。
　　　　　　String str1 = "abc";
　　　　　　String str2 = "abc";
　　　　　　System.out.println(str1==str2); //true
　　　　　　注意，我们这里并不用 str1.equals(str2)；的方式，因为这将比较两个字符串的值是否相等。==号，根据 JDK的说明，只有在两个引用都指向了同一个对象时才返回真值。而我们在这里要看的是，str1 与 str2 是否都指向了同一个对象。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。我们再来更进一步，将以上代码改成：
　　　　　　String str1 = "abc";
　　　　　　String str2 = "abc"；

　　　　　　str1 = "bcd";
　　　　　　System.out.println(str1 + "," + str2); //bcd, abc
　　　　　　System.out.println(str1==str2); //false
　　　　　　这就是说，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。再修改原来代码：
　　　　　　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
　　　　　　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。我们再接着看以下的代码。

　　　　　　String str1 = new String("abc");
　　　　　　String str2 = "abc";
　　　　　　System.out.println(str1==str2); //false
　　　　　　创建了两个引用。创建了两个对象。两个引用分别指向不同的两个对象。以上两段代码说明，只要是用 new()来新建对象的，都会在堆中创建，而且其字符串是单独存值的，即使与栈中的数据相同，也不会与栈中的数据共享。

　　6）：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。

　　7）：(1)我们在使用诸如 String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，我们创建了 String 类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！唯一可以肯定的是，指向 String 类的引用被创建了。至于这个引用到底是否指向了一个新的对象，必须根据上下文来考虑，除非你通过 new()方法来显要地创建一个新的对象。因此，更为准确的说法是，我们创建了一个指向 String 类的对象的引用变量 str，这个对象引用变量指向了某个值为"abc"的 String 类。清醒地认识到这一点对排除程序中难以发现的 bug 是很有帮助的。
　　　　  (2)使用 String str = "abc"；的方式，可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为 JVM 会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于 String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。这个思想应该是享元模式的思想，但 JDK 的内部在这里实现是否应用了这个模式，不得而知。
　　　　  (3)当比较包装类里面的数值是否相等时，用 equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==。
　　　　  (4)由于 String 类的 immutable 性质，当 String 变量需要经常变换其值时，应该考虑使用 StringBuffer 类，以提高程序效率。如果 java 不能成功分配 heap 的空间，将抛出 OutOfMemoryError。