java内存模型

内存模型
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发布日期:   2017-06-19
字数:   1.1k
阅读时间:   3 分钟

java内存模型

简介

jvm虚拟机中内存模型通常会被划分为以下几个区域：

  1. 程序计数器
  2. Java虚拟机栈
  3. 本地方法栈
  4. 堆区
  5. 方法区
  6. 运行时常量池
  7. 直接内存

JVM内存模型

程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器;

其中这里的程序计数器代表的是java指令码的程序行号指示器,不是cpu中的的指令寄存器,两者都是表示指令执行流程,但是运行层次和执行流程都不一样;

JVM 的程序计数器仅用于 JVM 虚拟机层级，是每个线程独有的，并且保存的是字节码指令的位置
CPU 的指令寄存器直接与物理 CPU 的执行机制相关，存储当前正在执行的机器指令

Java虚拟机栈

虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

虚拟机栈中的存储局部变量表就是我们传统意义上认为的虚拟机栈,用于表示对象引用和基本数据类型等,在编译器已经确认大小的数据模型;

本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地(Native)方法服务。

堆区

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例;
对象的分配和回收也是发生在这块区域中,其中需要额外注意的是所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer，TLAB)，以提升对象分配时的效率,这块区域主要是用来存放ThreadLocal;

方法区

方法区(Method Area)与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据;

在JDK8中,方法区已从永久代中移除到元空间中,需要额外注意的一点是元空间中存储的是运行时常量池,在堆空间中存储的是字符串常量池;

举个例子:

public class Example {
    public static final String MAX_VALUE = "MAX_VALUE";
}

  • 元空间中存储

    1. MAX_VALUE的类型信息
    2. MAX_VALUE的值
    3. MAX_VALUE的字面值

  • 运行时常量池中存储

    1. “MAX_VALUE”

    运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池表(Constant Pool Table)，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

直接内存

直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

其他

java内存模型是java的规范，定义了语义到实现的规范,以及重排序、原子性、内存可见性等必要规范;

重排序

指令重排序是通过减少执行指令，来提高整体运行速度。主要有三个地方：

  1. 编译器优化
  2. cpu指令重排序
  3. 内存重排序

原子操作

java中原子操作有哪些？

  1. 对除long和double之外的基本类型的读写操作
  2. 所有reference的读写
  3. j.u.c包下的原子类
  4. 加锁的代码块或者方法
内存模型
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