Java笔记：观念厘清-stack及heap的差异

本篇为记录不同的Java资料型态在记忆体中的变化情形，参考JVM 的 Stack 和 Heap并重点摘要。

Java语言中，资料型别分为基本型别及参考(类别)型别2种，特性如下：

基本型别：`byte`、`short`、`int`、`long`、`float`、`double`、`boolean`、`char`

特性：

长度及生命周期都为可知 (程序码区块执行完变成GG)。
运算速度快，但长度与内容受限。

类别型态(或称参考型态)：Class Type ( Reference Type)

不属於基本型别的，都属於此类别，这种类型通常都需要用 new 去创建，如 User user = new User("Mark"); 。
特性：

因为是在执行时才会创建，所以长度及生命周期都不可预知。
灵活但运算较耗时。

stack：

用来储存函数路径及区域变数。
Primitive Type，在 Stack 内的变数值为实际值，如上图变数a的123。
函数路径：Stack 内的变数值为物件实体在 Heap 中回传所在的记忆体位址，如上图的0x1234。
後进先出 (FILO) 的容器，具有存取速度快和管理简单的特点。
堆叠顺序：先宣告的变数，值在最下面，由下往上堆，如图b在a上面。
因为所存放的资料生命周期都是规律的(区域变数只能存在methods中)，所以由系统自行去产生和回收空间即可，不用特别设计垃圾回收机制。

heap：

Heap 内找一块区域放置物件实体的属性资料，如图中的name :Mark，并产生位址：0x1234。
在 Heap 创建完成後才会回传所在的记忆体位址给stack。
如果在类别中宣告的实体变数，没有立即给值的情况下，也是要等new一个该类别的物件实体，才会在heap中建立该物件的值，并把预设值存放进去，之後再把记忆体位址给stack。
存放的是共享资料，所以同 Process底下的其他 Thread 也可以进行存取。
JAVA针对heap有 Garbage Collection 机制，因为无法掌握物件实体的生命周期，所以存取速度慢，但是GC是否有提升效能的部分还是有待讨论。

延伸：

两个物件实体：当a物件 = b物件，代表b物件在stack中只是把heap的位址给a物件。
两个区域变数：a = b，代表区域变数b在stack中把区域变数a的值给覆盖。
运作如下图

当在heap中没被参考到的物件，也就是没有变数储存他的位址(如上图0x12),就由JVM的GC机制回收并释放记忆体空间。

当方法的`参数`使用基本型别跟类别型别的差异：

	static void passValue(double value) {
		value = 20.0;
	}
	
	static void passReference(Pen reference) {
		reference.price = 20.0;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		double price = 10.0;
		passValue(price);
		System.out.println(price);        // 10
		
		Pen myPen = new Pen();
		myPen.price = 10.0;
		passReference(myPen);
		System.out.println(myPen.price);  // 20
	}

解：
当资料为基本型别时：

在stack会建立price 值为10.0的空间。
当方法passValue调用该值成为该方法的参数时，会在stack再建立一个空间储存该参数(value)的值10.0。
在方法里面的区域变数value被赋予新的值20.0。
方法passValue运作结束，区域变数value的生命周期也结束了。
main方法的price还是一样没有变化为10.0。

当资料为类别型别时：

在heap会建立属性price 值为10.0的空间，并回传位址0x12给stack并储存在变数myPen。
当方法passReference调用该值(位址0x12)成为该方法的参数时，会在stack再建立一个空间储存该参数(reference)的值0x12。
在方法里面的区域变数reference的属性price 值在heap中会被更改为20.0。
方法passReference运作结束，区域变数reference的生命周期也结束了。
main方法的myPen因为属性price 的值在heap中已经被更改为20.0，所以最後print出来的值就变为20.0。