1. (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。

   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。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 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 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 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. 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 = new Integer(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。 Java 中的有些类,如 DateFormat 类,可以通过该类的 getInstance() 方法来返回一个新创建的类,似乎违反了此原则。其实不然。该类运用了单例模式来返回类的实例,只不过这个实例是在该类内部通过 new() 来创建的,而 getInstance() 向外部隐藏了此细节。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. 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) 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 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 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。

   String str1 = "abc";
   String str2 = new String("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. 结论与建议:

   (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" 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。