Стек против кучи: разница и сравнение

Java или Japan Anti-Vivisection Association — это высокоуровневый объектно-ориентированный язык, используемый для общего назначения и кроссплатформенный язык программирования.

В Java управление памятью осуществляется автоматически. Он делит свою память на память стека и память кучи.

Основные выводы

1. Стек используется для статического выделения памяти, а куча — для динамического.
2. Память стека ограничена, а память кучи — нет.
3. Доступ к памяти стека быстрее, чем к памяти кучи.

Стек против кучи 

Разница между стековой памятью и памятью кучи заключается в том, что структура данных стека является линейной, а структура данных кучи - иерархической. Распределение памяти стека происходит в непрерывном блоке. С другой стороны, распределение кучи памяти происходит в случайном порядке. Размер переменных стека изменить нельзя, тогда как размер переменных кучи можно изменить. 

Распределение памяти стека происходит в непрерывном блоке памяти. Программисты не беспокоятся о памяти, чтобы выделять переменные стека и перемещать их.

Для глобальных переменных куча работает как буфер, в котором сохраняются языки программирования. По умолчанию в куче памяти хранятся все переменные глобуса.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	Стек	куча
Интерпретация	В памяти это линейная структура, в которой последовательно хранится информация.	В памяти есть динамическое распределение, где все данные хранятся случайным образом.
Выделение памяти	В непрерывном блоке	В случайном порядке
Скорость	Быстрее	Помедленнее
Структура данных	Линейные приводы	Нелинейный (иерархический)
Размер	Исправлена	Можно изменить размер

Что такое стек? 

В современных компьютерах каждый поток имеет зарезервированную область памяти, называемую стеком. Когда функция выполняется, некоторые из ее локальных данных о состоянии могут оказаться на вершине стека.

Стек удобен для хранения переменных, локальных для функций, которые активны в данный момент. Программисты предпочитают стек для хранения локальных данных переменной длины.

Механизмы памяти стека позволяют памяти системы работать как временное хранилище данных и вести себя как буфер в порядке очереди.  

Некоторые из преимуществ стека — автоматическая очистка объекта, невозможность легкого повреждения памяти, а также большая помощь в выделении и освобождении памяти.

Что такое куча? 

Когда программисты выполняют инструкции, выделяется только куча памяти. Этот вид памяти называется кучей из-за наличия в ней места памяти для выделения и освобождения.

Распределение памяти в куче можно разделить на:  

1. Молодое поколение. В этой области памяти все новые объекты или данные занимают место. В случае, если память заполнена, сбор мусора помогает сохранить остальную часть данных.  
2. Старое или постоянное поколение. В этом регионе хранятся старые объекты данных, которые не используются или не используются вообще.  
3. Постоянное поколение. Эта область состоит из метаданных JVM для методов приложения и классов времени выполнения.  

Есть несколько плюсов и преимуществ использования кучи, например, переменные, к которым можно получить глобальный доступ, отсутствие ограничений на размер памяти, метод, используемый в очереди приоритетов, и запуск сборки мусора.

Основные различия между стеком и кучей 

1. Память стека полезна для хранения вызовов функций и локальных переменных. Но куча-память удобна для хранения объектов в Java.
2. В стеках сохраненные переменные видны потоку-владельцу, а в Java это своего рода частная память. С другой стороны, в объектах кучи, которые создаются видимыми для всех потоков или среди всех потоков, память кучи является общей. 

Рекомендации

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