- 변수를 선언한다는 것은 메모리를 할당한다는 것
- 할당되는 메모리로는 크게 스택과 힙이 있음
| 스택 (Stack) | 힙 (Heap) |
|---|---|
| 함수의 호출과 함께 지역 변수 또는 매개변수 등이 할당 | 클래스 변수(또는 인스턴스 변수) 또는 객체 등이 할당 |
| 정렬된 방식으로 메모리가 할당되고 해제 됨 | 우연하고 무질서하게 메모리가 할당(JVM은 무질서하게 관리되는 힙 영역을 위주로, 가비지 컬렉터를 통해 메모리의 해제를 관리 함) |
| 원시타입(int, double, float, boolean 등..)의 데이터가 실제 값과 함께 할당 | 모든 메모리 중 stack에 있는 데이터를 제외한 부분 |
| Heap 영역에 생성된 Object 타입의 데이터의 참조값이 할당(실제 주소 저장) | 모든 Object 타입(Integer, String, ArrayList, ...)은 heap 영역에 실제 값 할당 |
| 지역변수들은 scope에 따른 visibility를 가짐 | 주로 긴 생명주기를 가지는 데이터들이 저장(대부분의 obj는 크기가 크고 서로 다른 코드블럭에서 공유되는 경우가 많음) |
| 각 Thread는 자신만의 stack 을 가짐 | 몇개의 Thread가 존재하든 상관없이 단 하나의 heap 영역만 존재 |
🔔 스택 예제
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int argument = 4;
argument = someOperation(argument);
}
private static int someOperation(int param){
int tmp = param * 3;
int result = tmp / 2;
return result;
}
}int argument = 4; 에 의해 스택에 argument 라는 변수명으로 공간이 할당되고, argument 변수의 타입은 원시타입이므로 이 공간에는 실제 4 라는 값이 할당된다.
argument = someOperation(argument); 에 의해 someOperation() 함수가 호출된다. 호출될때 인자로 argument 변수를 넘겨주며 scope 가 someOperation() 함수로 이동한다. scope 가 바뀌면서 기존의 argument 라는 값은 scope 에서 벗어나므로 사용할 수 없다. 이때 인자로 넘겨받은 값은 파라미터인 param 에 복사되어 전달되는데, param 또한 원시타입이므로 stack 에 할당된 공간에 값이 할당된다.
int tmp = param * 3; int result = tmp / 2; 에 의해 이 두개의 변수도 스택에 할당 된다.
다음으로, 닫는괄호 } 가 실행되어 someOperation() 함수호출이 종료되면 호출함수 scope 에서 사용되었던 모든 지역변수들은 stack 에서 pop 된다. 함수가 종료되어 지역변수들이 모두 pop 되고, 함수를 호출했던 시점으로 돌아가면 스택의 상태는 아래와 같이 변한다.
argument 변수는 4 로 초기화 되었지만, 함수의 실행결과인 6 이 기존 argument 변수에 재할당된다. 물론 함수호출에서 사용되었던 지역변수들이 모두 pop 되기 전에 재할당 작업이 일어날 것이다. 그리고 main() 함수도 종료되는 순간 stack 에 있는 모든 데이터들은 pop 되면서 프로그램이 종료된다.
🔔 힙 예제
<public class Main {
public static void main(String[] args) {
int port = 4000;
String host = "localhost";
}
}
int port = 4000; 에 의해서 스택에 4000이란 값이 port라는 변수명으로 할당
String 은 Object 를 상속받아 구현되었으므로 (Object 타입은 최상위 부모클래스다, Polymorphism 에 의해 Object 타입으로 레퍼런스 가능하다) String 은 heap 영역에 할당되고 stack 에 host 라는 이름으로 생성된 변수는 heap 에 있는 “localhost” 라는 스트링을 레퍼런스 하게 된다.
🔔 복합 예제
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> listArgument = new ArrayList<>();
listArgument.add("yaboong");
listArgument.add("github");
print(listArgument);
}
private static void print(List<String> listParam) {
String value = listParam.get(0);
listParam.add("io");
System.out.println(value);
}
}List listArgument = new ArrayList<>();
여기서 new 키워드는 특별한 역할을 한다. 생성하려는 오브젝트를 저장할 수 있는 충분한 공간이 heap에 있는지 먼저 찾은 다음, 빈 List를 참조하는 listArgument라는 로컬변수를 스택에 할당한다.
listArgument.add("yaboong");
listArgument.add(new String("yaboong"));과 같은 역할을 한다. 즉, new 키워드에 의해 heap 영역에 충분한 공간이 있는지 확인한 후 “yaboong” 이라는 문자열을 할당하게 된다. 이때 새롭게 생성된 문자열인 “yaboong” 을 위한 변수는 stack 에 할당되지 않는다. List 내부의 인덱스에 의해 하나씩 add() 된 데이터에 대한 레퍼런스 값을 갖게 된다. 그림으로 표현하면 아래와 같다.
listArgument.add("github"); 가 실행되면 List 에서 레퍼런스 하는 문자열이 하나 더 추가된다.
print(listArgument);에 의해 함수호출이 되고, listArgument라는 참조변수를 넘겨주게 된다. 함수호출시 원시타입의 경우와 같이 넘겨주는 인자가 가지고 있는 값이 그대로 파라미터에 복사된다. print 메소드에서는 listParam 이라는 참조변수로 인자를 받게 되어있다.
listParam 이라는 참조변수가 새롭게 stack 에 할당되어 기존 List 를 참조하게 되는데, 기존에 인자인 listArgument 가지고 있던 값(List 에 대한 레퍼런스)을 그대로 listParam 이 가지게 되는 것이다. print() 함수 내부에서 listArgument 는 scope 밖에 있게 되므로 접근할 수 없는 영역이 된다.
String value = listParam.get(0);
listParam.add("io");
System.out.println(value);
List 에 있는 데이터에 접근하여 값을 value 라는 변수에 저장한다. 이 때 print() 함수의 scope에서 stack 에 value 가 추가되고, 이 value는 listParam 을 통해 List의 0번째 요소에 접근하여 그 참조값을 가지게 된다. 그리고나서 또 데이터를 추가하고, 출력함으로 print() 함수의 역할은 마무리 된다. 함수가 종료되기 직전 스택과 힙은 아래와 같다.
이제 함수가 닫는 중괄호 } 에 도달하여 종료되면 print() 함수의 지역변수는 모두 stack에서 pop 되어 사라진다. 이때, List 는 Object 타입이므로 지역변수가 모두 stack 에서 pop 되더라도 heap 영역에 그대로 존재한다. 즉, 함수호출시 레퍼런스 값을 복사하여 가지고 있던 listParam 과 함수내부의 지역변수인 value 만 스택에서 사라지고 나머지는 모두 그대로인 상태로 함수호출이 종료된다. 함수가 종료되고 나서 스택과 힙의 상태는 아래와 같다.
- Object 타입의 데이터, 즉 heap 영역에 있는 데이터는 함수 내부에서 파라미터로 copied value 를 받아서 변경하더라도 함수호출이 종료된 시점에 변경내역이 반영되는 것을 볼 수 있다.
👉 참고자료
