多线程中堆栈的区别

首先在这里澄清堆和栈。堆和栈是不同的数据结构，参看数据结构部分。当我们结果这个两个字使用的时候：堆栈通常指栈。

实际上栈（Stack）有三种含义，根据使用情景区分不同的含义。

栈的三种含义：

  • 数据结构中的栈
    是一种数据的存放方式，后进先出，LIFO。具体参考数据结果部分。

  • 调用栈 call stack
    指代码的运行方式。函数在调用过程中是一层一层叠加的。最上层的调用先结束然后移除。句一个简单的例子。

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    def a():
        print('I am a')

    def b():
        a()
        print('I am b')

    def c():
        b()
        a()
        print('I am c')

    if __name__ == '__main__':
        c()

    I am a
    I am b
    I am a
    I am c

    那么调用c后，c函数压入栈，然后调用b，b函数入栈，发现b函数也调用了a，a入栈，a打印’I am a’，调用结束，a出栈。b打印’I am b’，调用结束，出栈。回到c，c调用a，a入栈，打印’I am a’，结束出栈，最后打印’I am c’，b出栈。

  • 存放数据的一种内存区域
    程序在运行过程中，需要内存空间存放数据。操作系统会划分出不同的内存空间，一种叫栈，一种叫堆。那么它们具体是什么，这就是本节要讨论的。

Stack Vs Heap

  • Heap
    分为全局（所有没有分配的空间）和局部Heap（用户分配的空间）。在操作系统对进程初始化时为期分配Heap，当运行时需要再向系统申请，用完要归还操作系统，否则会造成内存泄漏

  • Stack
    栈是线程独占，保存线程运行状态和局部变量。线程切换时会导致栈的切换。

  • 存储结构上
    Stack是有结构的，每个区块有一定的次序存放，可以明确每个区块的大小。Heap是没有结构的，数据可以任意存放。由于Stack的有序性，Stack的寻址效率高于Heap。区块大小这部分参考内存管理。内存

  • 线程进程上
    操作系统会为每个进程分配一个Heap，为进程中的每个线程分配一个Stack。根据线程和进行的关系，可以理解，每个线程独占自己的Stack，但共享进程的Heap。运行过程中，进程需要更多的内存空间，可以向操作系统申请，申请到的内存区就是Heap的一部分。线程启动后，Stack的大小是固定的，这可以解析为什么函数递归深度过深会导致栈溢出。和栈溢出的一个相似的现象是内存溢出，内存溢出是发生在Heap中。

  • 讨论

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def stackoverflow():
    stackoverflow()  #递归深度超过栈大小，溢出


def stack():
    a = 1
    b = "stack" 
    #这些赋值都在函数内完成，它们是局部变量，实际保存在内存的Stack中。函数退出，变量消失

    c = list()  #c是引用类型，c指向的对象obj保存在Heap中

值得注意，当函数退出时，该obj对象不会消失，而是靠垃圾回收算法负责清理。