java 语言基础 内存模型

Java语言基础内存模型 Java语言基础内存模型是指Java虚拟机（JVM）在计算机内存（RAM）中的工作方式。Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）定义了Java虚拟机在计算机内存中的工作方式，主要关注内存一致性和可见性两个问题。 1. Java内存模型（JMM） Java内存模型是共享内存的并发模型，线程之间主要通过读-写共享变量（堆内存中的实例域、静态域和数组元素）来完成隐式通信。JMM控制Java线程之间的通信，决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。 2. 同步机制 为了解决内存一致性和可见性问题，JMM提供了以下同步机制： * 原子性：对于一些基本数据类型，如int、long等，JMM提供了原子操作，保证这些操作在多线程环境下是原子性的，即不会被其他线程干扰。 * 互斥性：使用synchronized关键字或ReentrantLock等同步机制，将代码块或方法声明为互斥的，保证同一时间只有一个线程能够访问该代码块或方法，从而避免多个线程同时修改共享变量的问题。 * 可见性：使用volatile关键字或synchronized关键字等同步机制，保证一个线程修改了共享变量的值后，其他线程能够立即看到该修改。 3. 主内存和工作内存 JMM定义了主内存和工作内存的概念。所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。工作内存是JMM的一个抽象概念，也叫本地内存，其存储了该线程以读/写共享变量的副本。 4. Java内存划分 Java内存划分主要分为以下几个部分： * 栈区（stack segment）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值、局部变量的值等。 * 堆区（heap segment）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。堆区是动态分配的内存区域，用于存放由new创建的对象和数组。 * 静态区（data segment）：存放全局变量、静态变量和字符串常量，不释放。 * 代码区（code segment）：存放程序中方法的二进制代码，而且是多个对象共享一个代码空间区域。 5.Java虚拟机内存区域 Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间。主要包括： * 程序计数器（Program Counter Register）：线程私有，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。 * Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：线程私有，为虚拟机执行java方法服务。每一个方法在执行的时候都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 * Java堆（Java Heap）：线程共享，是java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块区域，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，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。 * 方法区（Method Area）：线程共享，用于存放已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数据。 * 运行时常量池（Runtime Constant Pool）：线程共享，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，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，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（Direct Memory）：不是虚拟机运行时数据区域的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但这部分也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。