Jvm内存模型 & Java内存模型

Jvm 内存模型

PC 寄存器（程序计数器）

程序计数器是一块较小的内存空间，可以把它看作当前线程正在执行的字节码的行号指示器。
字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
特点：较小的存储空间；线程私有；随线程创建而创建，结束而死亡。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈会为每一个即将运行的Java方法创建一块叫做“栈帧”的区域，这块区域用于存储该方法在运行过程中所需要的一些信息，这些信息包括：
1. 局部变量表，存放基本数据类型变量，引用类型变量，returnAddress 类型变量。
2. 操作数栈
3. 动态链接
4. 方法出口信息等
方法执行完毕，就会释放空间。
线程私有。
栈中的数据仅限于基本类型和对象引用。所以，在JVM中，栈上是无法保存真实的对象的，只能保存对象的引用。真正的对象要保存在堆中

本地方法栈

和 “Java虚拟机栈” 类似，只是为“本地方法”服务的而已。

堆

堆事用来存放对象的内存空间。
几乎所有的对象都存储在堆中；垃圾回收的主要场所。
线程共享，整个Java虚拟机只有一个堆。
堆上也无法保存基本类型和对象引用。堆和栈分工明确。但是，对象的引用其实也是对象的一部分。
数组是保存在堆上面的，即使是基本类型的数据，也是保存在堆中的。因为在Java中，数组是对象。

方法区

方法区市堆的一个逻辑部分。
存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。
线程共享
永久代 — 方法区中的信息一般需要长期存在。

运行时常量池

放三种数据：类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。

JVM 内存模型小结

一共2个栈，功能类似，线程私有，都是方法运行过程的内存模型。
一共2个堆，一个原本的“堆”，一个方法区。
堆是 Java虚拟机中最大的一块内存区域，也是垃圾收集器的主要工作区域。

Java 内存模型

主要解决并发编程时的原子性、有序性、一致性的问题。在Java中有一系列封装好的关键字比如volatile，synchronized，final，concurren。

原子性：

sychronized保证方法和代码块内的操作是原子性的。

可见性：

Java内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值的方式作为传递媒介来实现的。

有序性：

volatile 防止指令重排，保证有序性。

synchronized:

线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中；
线程加锁时，将清空工作内存中的共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值。
所以，synchronized 不仅能保证原子性，还能保证可见性。
缺点：（可以使用 ReentrantLock 来解决）
1. 不能中断一个正在试图获得锁的线程；
2. 不能设置超时时间，如果发生了死循环，锁就永远不能释放了；
3. 每个锁都只有单一的条件。

volatile:

被volatile修饰的变量在修改后立即同步到主内存，每次用之前都从主内存刷新。
禁止指令重排。
所以，volatile 不能保证原子性。

Java 对象模型

每一个Java类，在被JVM加载的时候，JVM会给这个类创建一个instanceKlass，保存在方法区，用来在JVM层表示该Java类。当我们在Java代码中，使用new创建一个对象的时候，JVM会创建一个instanceOopDesc对象，这个对象中包含了两部分信息，对象头以及元数据。对象头中有一些运行时数据，其中就包括和多线程相关的锁的信息。元数据其实维护的是指针，指向的是对象所属的类的instanceKlass。