スタックとヒープ: 違いと比較

JavaまたはJapan Anti-Vivisection Associationは、汎用およびクロスプラットフォームのプログラミング言語に使用される高レベルのオブジェクト指向です。

Java では、メモリ管理は自動的に管理されます。 メモリをスタック メモリとヒープ メモリに分割します。

主要な取り組み

1. スタックは静的メモリ割り当てに使用され、ヒープは動的メモリ割り当てに使用されます。
2. スタック メモリは制限されていますが、ヒープ メモリは制限されていません。
3. スタック メモリは、ヒープ メモリよりも高速にアクセスできます。

スタックとヒープ 

スタック メモリとヒープ メモリの違いは、スタックのデータ構造が線形であるのに対し、ヒープのデータ構造は階層的であることです。スタック メモリの割り当ては連続したブロックで行われます。一方、ヒープ メモリの割り当てはランダムな順序で行われます。スタックの変数はサイズ変更できませんが、ヒープの変数はサイズ変更できます。 

スタック メモリの割り当ては、連続したメモリ ブロックで行われます。 プログラマは、スタック変数の割り当てや再配置のためにメモリについて心配する必要はありません。

グローバル変数の場合、ヒープはプログラミング言語が保存されるバッファとして機能します。デフォルトでは、ヒープ メモリ領域にすべてのグローバル変数が格納されます。

比較表

比較のパラメータ	スタック	ヒープ
解釈	メモリでは、情報が順番に格納される線形構造です。	メモリには、すべてのデータがランダムに格納される動的割り当てがあります。
メモリ割り当て	連続ブロックで	順不同
速度	速く	もっとゆっくり
データ構造	線形	非線形 (階層的)
サイズ	固定の	リサイズ可能

スタックとは何ですか？ 

現代のコンピューターでは、すべてのスレッドにスタックと呼ばれる予約されたメモリ領域があります。 関数が実行されると、そのローカル状態データの一部がスタックの最上位に追加される場合があります。

スタックは、現在アクティブな関数にローカルな変数を保存するのに役立ちます。プログラマは、可変長のローカル データを格納するためにスタックを好みます。

スタック メモリ メカニズムにより、システムのメモリを一時的なデータ ストレージとして機能させ、先入れ後出しバッファのように動作させることができます。  

スタックの利点としては、オブジェクトが自動的にクリーンアップされること、メモリが簡単に破損しないこと、メモリの割り当てと割り当て解除が大きく左右されることなどが挙げられます。

ヒープとは？ 

プログラマが命令を実行すると、ヒープ メモリのみが割り当てられます。 この種類のメモリは、パイル内のメモリ領域を割り当てたり割り当て解除したりできるため、ヒープと呼ばれます。

ヒープ メモリの割り当ては、次のように分類できます。  

1. 若い世代 - このメモリ領域では、すべての新しいオブジェクトまたはデータがスペースを割り当てます。 メモリがいっぱいになった場合、ガベージ コレクションは残りのデータを保存するのに役立ちます。  
2. 古い世代または古い世代 - この領域には、使用されていないかまったく使用されていない古いデータ オブジェクトが保存されます。  
3. 永続的な生成 - この領域は、アプリケーション メソッドとランタイム クラスの JVM のメタデータで構成されます。  

ヒープ メモリを使用することには、グローバルにアクセスできる変数、メモリ サイズの制限がない、優先キューで使用される方法、ガベージ コレクションが実行されるなど、いくつかの長所や利点があります。

スタックとヒープの主な違い 

1. スタック メモリは、関数呼び出しやローカル変数の保存に役立ちます。ただし、ヒープ メモリは Java でオブジェクトを保存するのに便利です。
2. スタックでは、格納された変数は所有者スレッドから見えます。Java では、これは一種のプライベート メモリです。 反対に、すべてのスレッドまたはすべてのスレッド間で可視に作成されるヒープ オブジェクトでは、ヒープ メモリが共有されます。 

参考情報

1. https://arxiv.org/abs/1505.08075
2. https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/1375634.1375655