2024年150道高频Java面试题（四十七）

93. 说一下堆栈的区别？

堆（Heap）和栈（Stack）是Java虚拟机（JVM）中的两种内存区域，它们在内存分配和管理方式上有显著的区别：

生命周期管理：
- 栈：栈内存中的变量生命周期由编译器自动管理。栈内存中的变量只在当前方法调用中有效，当方法结束后，这些变量的生命周期就结束了，所占用的内存会自动释放。
- 堆：堆内存中的对象生命周期不固定，由Java垃圾回收器管理。当没有任何引用指向一个对象时，垃圾回收器可能会回收它所占用的内存。
内存分配：
- 栈：栈内存的分配速度快，因为它只需要简单的移动指针。栈内存的大小通常较小，容量有限。
- 堆：堆内存分配速度相对较慢，因为它涉及到更复杂的内存管理。堆内存的大小远比栈大，可以动态扩展，依赖于系统内存。
数据结构：
- 栈：栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，意味着最后压入栈的元素会最先被移除。
- 堆：堆是一种可以视为二叉树的完全二叉树结构，具有动态分配的特性，主要用于存储Java对象实例。
访问方式：
- 栈：栈内存中的变量访问速度通常比堆快，因为它的访问模式更加简单和固定。
- 堆：堆内存中的对象访问速度相对较慢，因为需要使用指针进行访问。
用途：
- 栈：栈内存主要用于存储局部变量和函数调用的上下文信息。
- 堆：堆内存用于存储所有创建的对象和数组的实例。

以下是一个简单的代码示例，说明栈和堆的使用：

public class StackHeapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 局部变量，存储在栈上
        int stackVar = 1;

        // 创建对象，存储在堆上
        Object heapObject = new Object();

        // 方法调用，参数和局部变量在栈上
        method(stackVar, heapObject);
    }

    public static void method(int localVar, Object param) {
        // localVar 和 param 存储在栈上，但param所引用的对象存储在堆上
        // 方法结束后，localVar和param的栈内存会被释放，但堆上的对象不会被释放
        // 除非没有任何引用指向该对象，垃圾回收器可能会介入
    }
}

总之，堆和栈在内存管理上的不同，主要体现在生命周期、内存分配、数据结构、访问方式和用途上。这些差异使它们适用于不同的编程场景和需求。

94. 队列和栈是什么？有什么区别？

队列（Queue）和栈（Stack）是两种基本的数据结构，它们主要用于存储和管理集合中的元素。

队列：
队列是一种先进先出（First In First Out, FIFO）的数据结构。这意味着插入队列的元素将按照插入的顺序一个接一个地移出队列。队列的操作主要包括：

enqueue(E element): 在队列尾部插入一个元素。
dequeue(): 移除队列头部的元素并返回。
peek(): 获取队列头部的元素但不移除。
isEmpty(): 检查队列是否为空。
size(): 获取队列中的元素数量。

队列示例代码：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(1);
        queue.add(2);
        queue.add(3);

        System.out.println(queue.poll()); // 输出 1
        System.out.println(queue.peek()); // 输出 2
    }
}

栈：
栈是一种后进先出（Last In First Out, LIFO）的数据结构。最后压入栈的元素将首先被移出。栈的操作主要包括：

push(E element): 在栈顶部插入一个元素。
pop(): 移除栈顶部的元素并返回。
peek(): 获取栈顶部的元素但不移除。
isEmpty(): 检查栈是否为空。
size(): 获取栈中的元素数量。

栈示例代码：

import java.util.Stack;

public class StackExample {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);

        System.out.println(stack.pop()); // 输出 3
        System.out.println(stack.peek()); // 输出 2
    }
}

区别：

数据访问顺序：队列是FIFO，而栈是LIFO。
功能操作：队列的操作主要集中在两端，即入队列和出队列；而栈的操作主要集中在同一端，即压栈和出栈。
用途：队列常用于实现消息队列、任务队列等场景；栈常用于实现递归、后退操作、表达式求值等场景。

这两种数据结构在处理集合元素时有着根本的区别，选择哪一种取决于特定场景下的需求。

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黑马非马.