面试题：Java中堆内存和栈内存的区别及Java运行时内存管理如何涉及它们

Question

请阐述Java中堆内存和栈内存分别存储哪些类型的数据，在Java运行时内存管理机制下，对象在堆内存和栈内存之间是如何交互的，例如一个简单对象的创建和方法调用过程中，堆和栈分别扮演什么角色。

Answer 1

堆内存存储的数据类型

1. 对象实例：所有通过new关键字创建的对象都存储在堆内存中。例如String str = new String("Hello");，这里new String("Hello")所创建的字符串对象就存放在堆内存。
2. 数组：无论是基本数据类型数组还是对象数组，数组本身都在堆内存中。如int[] arr = new int[5];，arr所指向的数组对象在堆内存。

栈内存存储的数据类型

1. 局部变量：方法内部定义的变量，包括基本数据类型变量和对象引用变量。例如在方法public void test() { int num = 10; String str; }中，num和str存储在栈内存，num存储具体值10，str存储对象引用（此时为空）。
2. 方法调用的上下文：包括方法的参数、返回值、方法执行过程中的中间计算结果等。

对象在堆内存和栈内存之间的交互

1. 对象创建过程
   • 当执行类似Object obj = new Object();语句时：
     • 首先，在栈内存中为变量obj分配空间，obj是一个对象引用变量。
     • 然后，在堆内存中为Object类的实例分配空间，并初始化该对象。
     • 最后，将堆内存中对象的地址赋值给栈内存中的obj引用变量，这样栈内存中的obj就可以指向堆内存中的Object对象实例。
2. 方法调用过程
   • 假设定义一个类MyClass，有方法public void myMethod() { /* 方法体 */ }，并执行MyClass myObj = new MyClass(); myObj.myMethod();。
   • 当调用myObj.myMethod()时：
     • 先在栈内存中创建一个新的栈帧，用于存储myMethod方法的局部变量、参数（如果有）、返回值等信息。
     • 通过栈内存中myObj引用找到堆内存中的MyClass对象实例，然后执行该对象实例上的myMethod方法。
     • 方法执行完毕后，栈内存中的该栈帧被销毁。