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Java內(nèi)存模型與JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的區(qū)別詳解

更新時(shí)間：2019年10月18日 10:05:26 作者：Java_老男孩

這篇文章主要介紹了Java內(nèi)存模型與JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的區(qū)別詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

首先，這兩者是完全不同的概念，絕對(duì)不能混為一談。

1.什么是Java內(nèi)存模型？

Java內(nèi)存模型是Java語言在多線程并發(fā)情況下對(duì)于共享變量讀寫(實(shí)際是共享變量對(duì)應(yīng)的內(nèi)存操作)的規(guī)范，主要是為了解決多線程可見性、原子性的問題，解決共享變量的多線程操作沖突問題。

多線程編程的普遍問題是：

所見非所得
無法肉眼檢測(cè)程序的準(zhǔn)確性
不同的運(yùn)行平臺(tái)表現(xiàn)不同
錯(cuò)誤很難復(fù)現(xiàn)

故JVM規(guī)范規(guī)定了Java虛擬機(jī)對(duì)多線程內(nèi)存操作的一些規(guī)則，主要集中體現(xiàn)在volatile和synchronized這兩個(gè)關(guān)鍵字。

volatile 是JVM提供的對(duì)共享變量在多線程讀寫時(shí)的可見性保證，主要作用是對(duì)volatile修飾的共享變量禁止被緩存（這里跟CPU的高速緩存和緩存一致性協(xié)議有關(guān)），不做重排序（重排序：在CPU處理速度遠(yuǎn)大于內(nèi)存讀寫速度的現(xiàn)狀下為了提高性能而進(jìn)行的優(yōu)化），但是并不保證共享變量操作的原子性。
synchronized 是JVM提供的鎖機(jī)制，通過鎖的特性和內(nèi)存屏障保證鎖住區(qū)域操作的原子性、可見性、有序性。
鎖爭(zhēng)搶的是對(duì)象（static鎖的是類對(duì)象，非static鎖的是當(dāng)前對(duì)象，即this，鎖方法塊鎖的是自定義對(duì)象）在堆內(nèi)存中對(duì)象頭的一塊內(nèi)存的“主權(quán)”，只有一個(gè)線程能獲取該“主權(quán)”，即排他性，通過鎖的排他性保證對(duì)鎖住區(qū)域的操作的原子性
通過在代碼前后加入加載屏障（Load Barrier）和存儲(chǔ)屏障（Store Barrier），能保證鎖住代碼塊或者方法中對(duì)共享變量的操作的可見性
通過在代碼前后加入獲取屏障（Acquire Barrier）和釋放屏障（Release Barrier），能保證鎖住代碼塊或者方法中對(duì)共享變量的操作的有序性

2.什么是JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)？

JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，是Java虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)對(duì)該Java進(jìn)程占用的內(nèi)存進(jìn)行的一種邏輯上的劃分，包括方法區(qū)、堆內(nèi)存、虛擬機(jī)棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器。這些區(qū)塊實(shí)際都是Java進(jìn)程在Java虛擬機(jī)的運(yùn)作下通過不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來對(duì)申請(qǐng)到的內(nèi)存進(jìn)行不同使用。

方法區(qū)：JVM用來存儲(chǔ)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。不同虛擬機(jī)有不同的實(shí)現(xiàn)，oracle的HotSpot在Java7中方法區(qū)放在永久代，Java8中方法區(qū)放在元空間，并通過GC機(jī)制來管理。
虛擬機(jī)棧：每個(gè)線程私有的空間，由多個(gè)棧幀組成，一個(gè)方法對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀，棧幀包括局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法返回地址、附加信息等。棧內(nèi)存默認(rèn)最大1M，超出跑出StackOverFlowError。
本地方法棧：類似虛擬機(jī)棧，是為虛擬機(jī)使用native本地方法而準(zhǔn)備的。具體實(shí)現(xiàn)由虛擬機(jī)廠商來實(shí)現(xiàn)。HotSpot虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)與虛擬機(jī)棧一致，同時(shí)超出大小拋StackOverFlowError。
程序計(jì)數(shù)器：記錄當(dāng)前線程執(zhí)行字節(jié)碼的位置，存儲(chǔ)的是字節(jié)碼指令地址，如果native方法，則為空。CPU同一時(shí)間只能執(zhí)行一條線程中的指令，線程切換后通過程序計(jì)數(shù)器來恢復(fù)正確的執(zhí)行位置。
堆內(nèi)存：所有線程都可以訪問修改，存放的是對(duì)象實(shí)例，是數(shù)據(jù)區(qū)中占用空間最大的部分，在HotSpot虛擬機(jī)中分為新生代和老年代，新生代又分為Eden區(qū)和Survivor0區(qū)、Survivor1區(qū)。

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