Java深入|JVM內存結構與Java內存模型

JVM內存結構與Java內存模型

文章目錄

1）JVM內存結構
2）Java內存模型

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JVM內存結構

• JVM內存結構，由Java虛擬機規範定義，描述的是Java程序執行過程中，由JVM管理的不同數據區域。
• Java代碼是運行在虛擬機上的，虛擬機在執行Java程序的過程中會把所管理的內存劃分爲若干個不同的數據區域，各個區域有其特定的功能。
  • 1).PC寄存器
    • 各個線程獨享
  • 2).Java虛擬機棧
    • 各個線程獨享
  • 3).本地方法棧
    • 各個線程獨享
  • 4).Java堆
    • 所有線程共享
  • 5).方法區
    • 所有線程共享
• 棧內存與堆內存的區別
  • 1.棧內存用來存儲局部變量和方法調用，堆內存用來存儲Java中的對象。
  • 2.棧內存屬於單個線程，堆內存中的對象對所有線程可見，可以被所有線程訪問。
  • 3.棧內存沒有可用的空間存儲方法調用和局部變量，會拋出StackOverFlowError,堆則會拋出OutofMemoryError
  • 4.棧的內存要遠遠小於堆內存。

Java內存模型

• JMM並不像JVM內存結構一樣是真實存在的，只是一個抽象的概念。它與多線程相關，描述了一組規則或規範，定義了一個線程對共享變量的寫入時對另一個線程是可見的。
• Java多線程之間通過共享內存進行通信。
• JMM定義了一些語法集，這些語法集映射到Java語言中就是volatile、synchronized等關鍵字。
  • 1.主內存
    • 所有的變量（實例字段，靜態字段，構成數組對象的元素，但是不包括局部變量和方法參數）都必須在主內存中產生
  • 2.工作內存
    • 每個線程都有自己的工作內存，保存了線程需要的變量在內存中的副本。
    • 線程對主內存變量的修改必須在線程的工作內存中進行，不能直接讀取主內存中的變量。
    • 不同線程之間也不能相互訪問對方的工作內存，如需傳遞變量的值，必須通過主內存來作爲中介進行傳遞。
• 工作內存與主內存進行交互
  • lock
    • 作用於主內存的變量，一個變量在同一時間只能一個線程鎖定，表示這條線程獨佔這個變量。
  • unlock
  • read
    • 把一個主內存變量的值傳輸到線程的工作內存
  • load
    • 把read操作從主內存中讀取的變量的值放到工作內存的變量副本中。
  • use
    • 把工作內存中的一個變量的值傳遞給執行引擎
  • assign
    • 把執行引擎返回的結果賦值給工作內存中的變量
  • store
    • 把工作內存中的變量的值傳遞給主內存
  • write
    • 把store操作得到的值放入主內存的變量中
    • 從主內存傳輸到工作內存，執行read->load
    • 從工作內存回寫到主內存，執行store->write
• java虛擬機中主內存和工作內存交互，就是一個變量如何從主內存傳輸到工作內存中，如何把修改後的變量從工作內存同步回主內存。
• 併發內存模型
  • Java內存模型圍繞着併發過程中如何處理原子性、可見性和順序性這三個特徵來設計的。
  • 1.原子性
    • 在Synchronized塊之間的代碼都具有原子性
  • 2.可見性
    • volatile，synchronized，final可以實現可見性
  • 3.有序性
    • volatile禁止指令重排序
    • synchronized 一個變量在同一時刻只能被一個線程對其lock操作

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參考

JVM內存結構 VS Java內存模型 VS Java對象模型
JVM中堆和棧的區別
深入理解Java內存模型