1.JVM運行視角

• 程序計數(shù)器

• Java虛擬機棧

• 本地方法棧

• Java堆

• 方法區(qū)

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? ? ? ? 1?.程序計數(shù)器

? ? ??? 程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的行號指示器。這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在JAVA虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

? ? ? ? 2.Java虛擬機棧

? ? ? ??與程序計數(shù)器一樣，Java虛擬機棧也是線程私有的。Java虛擬機棧是描述Java方法運行過程的內(nèi)存模型。Java虛擬機棧會為每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量(存放基本數(shù)據(jù)類型變量,引用類型的變量，返回類型的變量)，操作數(shù)棧，動態(tài)鏈接，方法出口信息。

? ? ? ? 3.本地方法棧

? ? ? ??本地方法棧與虛擬機所發(fā)揮的作用是非常相似的(HotSpot虛擬機中，直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二為一)，它們的區(qū)別不過是虛擬機執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機使用到的Native方法服務(wù)。本地方法被執(zhí)行的時候，在本地方法棧也會創(chuàng)建一個幀棧，用于存放該本地方法的局部變量表、操作數(shù)棧，動作鏈接，出口信息。方法執(zhí)行完畢后相應(yīng)的棧幀也會出棧并釋放內(nèi)存空間。

? ? ? ?4.Java堆

? ? ???堆是用來存放內(nèi)存對象的，是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊。所有的對象實例以及數(shù)組都要在堆上進(jìn)行分配。

? ? ? 5.方法區(qū)

? ? ???方法區(qū)育Java堆一樣，是一個線程共享的內(nèi)存區(qū)域。它用于存儲已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態(tài)變量、即時編譯器后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java虛擬機規(guī)范把方法區(qū)描述為難的一個邏輯部分，但是它卻有個別名叫做Non-Heap(非堆)，目的是為了和Java堆區(qū)分開來。

? ? ? 6.直接內(nèi)存

? ? ??直接內(nèi)存并不是虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分,也不是Java虛擬機規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。但是這部分內(nèi)存也被頻繁的使用。在JDK1.4中新加入了NIO(New Input/Output)類，引入了一種基于通道和緩沖的IO方式。它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回復(fù)復(fù)制數(shù)據(jù)。直接內(nèi)存的大小不受Java虛擬機控制，但是當(dāng)本機物理內(nèi)存不足時就會拋出OutOfMemoryErrot錯誤。

圖二 線程共享與獨有的數(shù)據(jù)區(qū)

思考問題：為什么局部變量是線程安全的？答案見文末最后

2.JVM內(nèi)存功能視角

從JVM內(nèi)存可以分為三部分

• Heap區(qū)(堆內(nèi)存)

• 非Heap(非堆內(nèi)存)

• 其他區(qū)

圖三JVM內(nèi)存功能分區(qū)

Heap區(qū)：Eden Space(伊甸園),Survivor Space(幸存者區(qū))，Tenured Gen(老年代-養(yǎng)老區(qū))

非Heap區(qū)：Code Cache(代碼緩沖區(qū))，Perm Gen(永久代)，Java虛擬機棧，本地方法棧。

其他區(qū)：直接內(nèi)存

3.線程運行視角

圖片四線程，工作內(nèi)存和主內(nèi)存之間的關(guān)系

Java內(nèi)存模型規(guī)定了所有的變量都要存儲在主內(nèi)存中，但是每個線程都有自己的工作內(nèi)存，線程的工作內(nèi)存保存了該線程使用的變量。這些變量實際上是主內(nèi)存的副本拷貝，線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不是直接讀取主內(nèi)存的變量。】

思考問題：volatile變量?答案見最后

4.垃圾回收視角

JVM的垃圾回收主要針對的是堆內(nèi)存。在垃圾回收過程,堆內(nèi)存有以下特點：

• 堆內(nèi)存劃分為新生代和老年代兩部分，新生代主要用于存放新創(chuàng)建的對象與存活時長小的對象，老年代則用來存放存活時間長的對象

• 新生代又進(jìn)一步劃分為E,S1,S2三個區(qū)，其中，E代表Eden區(qū)；S1,S2則代表兩個類似的Survior。minorGC時候，Eden區(qū)不能被會回收的對象被放入到空的survior,Eden則肯定會被清空。另一個surivor里不能被GC回收的對象也會被放入這個surivor,始終保證一個surivor是空的

• 一個對象被minorGC回收了N次沒有被回收掉，則會被移除到老年區(qū)里(該次數(shù)通過設(shè)置-XX:InitialTenuringThresHold)

• 當(dāng)老年代的空間被耗盡了，則觸發(fā)FullGC

?問題解答：

1.為什么局部變量是線程安全的?

JVM在執(zhí)行Java程序時，會根據(jù)其數(shù)據(jù)用途把內(nèi)存劃分為若干數(shù)據(jù)區(qū)域，包括方法區(qū)，堆，棧(JVM,本地方法棧),程序計數(shù)器，其中前兩者是所有線程共有的，后兩者是每個線程獨有的，因此，棧是線程私有的,一個線程一個棧，并且棧由棧幀組成，棧幀保存一個方法的局部變量表(包括參數(shù)和局部變量),操作數(shù)棧，常量池指針等，每一次方法的調(diào)用實際上是創(chuàng)建一個幀棧,并且壓棧。

所以方法調(diào)用實際是幀棧在入棧和出棧的操作，因為棧是線程私有的，所以每個棧之間是獨立的，所以幀棧對于多個線程棧來說不存在共享問題,也就不會存在線程安全的問題了

2.Volatile變量

根據(jù)JVM規(guī)范的規(guī)定，volatile變量依然有工作內(nèi)存的拷貝，但是由于它特殊的操作順序規(guī)定，所有看起來如同直接在主內(nèi)存中讀寫。

如果對申明了volatile的變量進(jìn)行寫操作，JVM就會向處理器發(fā)送一條Lock前綴的指令，將這個變量所在工作所在內(nèi)存的數(shù)據(jù)寫回到主內(nèi)存，但是，就算寫回到主內(nèi)存，如果其他線程工作內(nèi)存的值還是舊的，再執(zhí)行計算操作就會有問題,所以，在多處理器下為了保證各個處理器的緩存是一致的，就會實現(xiàn)緩存一致性協(xié)議，，每個處理器通過嗅探在總棧上傳播的數(shù)據(jù)來檢查自己緩存的值是不是過期了。當(dāng)處理器發(fā)現(xiàn)自己緩存行對應(yīng)的內(nèi)存地址被修改,就會將當(dāng)前處理器的緩存行設(shè)置成無效狀態(tài)，當(dāng)處理器對這個數(shù)據(jù)進(jìn)行修改操作的時候，會重新從主內(nèi)存中把數(shù)據(jù)讀到處理器緩存中。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的jvm内存模型_四种视角看JVM内存模型的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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