「java内存模型作用」java内存结构和内存模型
本篇文章给大家谈谈java内存模型作用，以及java内存结构和内存模型对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
本文目录一览：
- 1、Java内存模型FAQ 什么是内存模型
- 2、Java内存模型和Java内存区域的区别和联系
- 3、java的内存模型是怎么设计的
- 4、了解了java内存模型有什么好处
- 5、北大青鸟设计培训：java多线程的内存模型？
- 6、java内存模型和运行时的数据区域的区别
Java内存模型FAQ 什么是内存模型
内存模型描述的是程序中各变量（实例域、静态域和数组元素）之间的关系，以及在实际计算机系统中将变量存储到内存和从内存取出变量这样的低层细节。对象最终存储在内存中，但编译器、运行库、处理器或缓存可以有特权定时地在变量的指定内存位置存入或取出变量值。例如，编译器为了优化一个循环索引变量，可能会选择把它存储到一个寄存器中，或者缓存会延迟到一个更适合的时间，才把一个新的变量值存入主存。所有的这些优化是为了帮助实现更高的性能，通常这对于用户来说是透明的，但是对多处理系统来说，这些复杂的事情可能有时会完全显现出来。
JMM 允许编译器和缓存以数据在处理器特定的缓存（或寄存器）和主存之间移动的次序拥有重要的特权，除非程序员已经使用 synchronized 或 final 明确地请求了某些可见性保证。这意味着在缺乏同步的情况下，从不同的线程角度来看，内存的操作是以不同的次序发生的。
与之相对应地，像 C 和 C++ 这些语言就没有显示的内存模型 —— 但 C 语言程序继承了执行程序处理器的内存模型（尽管一个给定体系结构的编译器可能知道有关底层处理器的内存模型的一些情况，并且保持一致性的一部分责任也落到了该编译器的头上）。这意味着并发的 C 语言程序可以在一个，而不能在另一个，处理器体系结构上正确地运行。虽然一开始 JMM 会有些混乱，但这有个很大的好处 —— 根据 JMM 而被正确同步的程序能正确地运行在任何支持 Java 的平台上。
Java内存模型和Java内存区域的区别和联系
内存模型就是各个区域的职责划分，说起来是一个事情。
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.这些区域有各自的用途,以及创建和销毁时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有的依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁,概括来说Java虚拟机包括以下几个运行时数据区域,程序计数器,Java虚拟机栈,本地方法栈,Java堆,方法区,运行时常量池,(直接内存)
java的内存模型是怎么设计的
先来画一个简图，java内存模型可以这样分类：
主要作用，存放的类型：
堆：主要是用于存放对象。
栈：存放一个对象引用和基本数据类型、局部变量
静态变量区：存放static类型的变量或者成员变量、常量
代码区：书写的代码
下面看代码具体的说明：
package com.wyq.Memory;
public class Person {
public String name;//成员变量，存放在栈中
public static int age;//static类型的变量，存放在静态变量区
public static final String sex="女";//常量在常量池中
public Person(String name){
this.name=name;
}
public void walk(Person person){//传入一个person引用,存放在栈中
int step=5;//局部变量，基本数据类型，存放在栈中
System.out.println(person.name+"跑了"+step+"步");
}
public static void main(String[] args) {
Person person=new Person("楼主");//由构造器new一个person对象，存放在堆中
person.walk(person);
}
}
//整个代码在代码区中
了解了java内存模型有什么好处
了解java内存模型对深入了解jvm有很多好处。
JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为开发者提供内存可见性保证。
北大青鸟设计培训：java多线程的内存模型？
硬件的内存模型物理机并发处理的方案对于jvm的内存模型实现，也有很大的参考作用，毕竟jvm也是在硬件层上来做事情，底层架构也决定了上层的建筑建模方式。
计算机并发并非只是多个处理器都参与进来计算就可以了，会牵扯到一些列硬件的问题，最直接的就是要和内存做交互。
但计算机的存储设备与处理器的预算速度相差太大，完全不能满足处理器的处理速度，怎么办，这就是后续加入的一层读写速度接近处理器运算速度的高速缓存来作为处理器和内存之间的缓冲。
高速缓存一边把使用的数据，从内存复制搬入，方便处理器快速运算，一边把运算后的数据，再同步到主内存中，如此处理器就无需等待了。
高速缓存虽然解决了处理器和内存的矛盾，但也为计算机带来了另一个问题：缓存一致性。
特别是当多个处理器都涉及到同一块主内存区域的时候，将可能会导致各自的缓存数据不一致。
那么出现不一致情况的时候，以谁的为准？为了解决这个问题，处理器和内存之间的读写的时候需要遵循一定的协议来操作，这类协议有：MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firefly以及DragonProtocol等。
这就是上图中处理器、高速缓存、以及内存之间的处理方式。
另外除了高速缓存之外，为了充分利用处理器，处理器还会把输入的指令码进行乱序执行优化，只要保证输出一致，输入的信息可以乱序执行重组，所以程序中的语句计算顺序和输入代码的顺序并非一致。
JVM内存模型上面我们了解了硬件的内存模型，以此为借鉴，我们看看jvm的内存模型。
jvm定义的一套java内存模型为了能够跨平台达到一致的内存访问效果，从而屏蔽掉了各种硬件和操作系统的内存访问差异。
这点和c和c++并不一样，C和C++会直接使用物理硬件和操作系统的内存模型来处理，所以在各个平台上会有差异，这一点java不会。
java的内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中，java课程发现每个线程拥有自己的工作内存，工作内存保存了该线程使用到的变量的主内存拷贝，线程对变量所有操作，读取，赋值，都必须在工作内存中进行，不能直接写主内存变量，线程间变量值的传递均需要主内存来完成。
java内存模型和运行时的数据区域的区别
(1).程序计数器：
是一块较小的内存空间，其作用可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器工作时通过改变程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。程序的分支、循环、跳转、异常处理以及线程恢复等基础功能都是依赖程序计数器来完成。
Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间片来实现，在任何一个时刻，一个处理器只会执行一条线程指令，因此，为了确保线程切换之后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，因此程序计数器是线程私有的内存。
程序计数器是java虚拟机中唯一一个没有规定任何内存溢出OutOfMemoryError的内存区域。
(2).java虚拟机栈：
Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行时都会同时创建一个栈帧用于存放局部变量表、操作数栈、动态连接和方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完成过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。
Java虚拟机栈的局部变量表存放了编译器可知的8种java基本类型数据、对象引用(注意不是对象实例本身)、方法返回地址returnAddress。
Java虚拟机栈的局部变量表空间单位是槽(Slot)，其中64位长度的double和long类型会占用两个slot，其余的数据类型只占用一个slot。局部变量表所需内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，该方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
Java虚拟机栈有两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度时，抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
(3).本地方法栈：
本地方法栈与java虚拟机栈作用非常类似，其区别是：java虚拟机栈是为虚拟机执行java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机调用的操作系统本地方法服务。
Java虚拟机规范没有对本地方法栈的实现和数据结构做强制规定，Sun HotSpot虚拟机直接把java虚拟机栈和本地方法栈合二为一。
与java虚拟机栈类似，本地方法栈也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。
(4).堆：
堆是java虚拟机所管理的内存区域中最大一块，java堆是被所有线程所共享的一块内存区域，在java虚拟机启动时创建，堆内存的唯一目的就是存放对象实例。几乎所有的对象实例都是在堆分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，从垃圾回收的角度看，由于现在的垃圾收集器基本都采用的是分代收集算法，因此java堆还可以初步细分为新生代和年老代。
Java虚拟机规范规定，堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。在实现上即可以是固定大小的，也可以是可动态扩展的。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆大小也无法在扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
(5).方法区：
方法区与堆一样，是被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信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。虽然java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是方法区却有一个别名叫Non-Heap(非堆)。
Sun HotSpot虚拟机把方法区叫永久代(Permanent Generation)，方法区中最重要的部分是运行时常量池。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变量、符号引用、直接引用等，这些内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中，另外在运行期间也可以将新的常量存放到常量池中，如String的intern()方法。
方法区和运行时常量池在无法满足内存分配时，也会抛出OutOfMemoryError异常。
(6).直接内存：
直接内存并不是java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，但是在java开发中还是会使用到。
JDK1.4中新引入的NIO(new I/O)，引入了一种基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)的I/O方式，可以使用操作系统本地方法库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为堆外直接内存的引用进行操作，避免了java堆内存和本地直接内存间的数据拷贝，可以显著提高性能。
虽然直接内存并不直接收到java虚拟机内存影响，但是如果java虚拟机各个内存区域总和大于物理内存限制，从而导致直接内存不足，动态扩展时也会抛出OutOfMemoryError异常。
java虚拟机内存结构中的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈这三个区域随线程创建而生，随线程销毁而灭，因此这三个区域的内存分配和回收是确定的，java垃圾收集器重点关注的是java虚拟机的堆内存和方法区内存。
关于java内存模型作用和java内存结构和内存模型的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。