java的内存模型是什么（java中虚拟机的内存到底分为几类呢，网上说法挺多，能不能给个专业的）

本文目录

• java中虚拟机的内存到底分为几类呢，网上说法挺多，能不能给个专业的
• 了解了java内存模型有什么好处
• JVM 中一个线程的 Java 栈和寄存器中分别放的是什么

java中虚拟机的内存到底分为几类呢，网上说法挺多，能不能给个专业的

Java内存模型主内存与工作内存Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样底层细节。此处的变量与Java编程时所说的变量不一样，指包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素，但是不包括局部变量与方法参数，后者是线程私有的，不会被共享。Java内存模型中规定了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（可以与前面将的处理器的高速缓存类比），线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值）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。不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要在主内存来完成，线程、主内存和工作内存的交互关系如下图所示这里的主内存、工作内存与Java内存区域的Java堆、栈、方法区不是同一层次内存划分。内存间交互操作关于主内存与工作内存之间的具体交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步到主内存之间的实现细节，Java内存模型定义了以下八种操作来完成：· lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。· unlock（解锁）：作用于主内存变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。· read（读取）：作用于主内存变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用· load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。· use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。· assign（赋值）：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。· store（存储）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作。· write（写入）：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中。　　如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺寻地执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序地执行store和write操作。Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行。也就是read和load之间，store和write之间是可以插入其他指令的，如对主内存中的变量a、b进行访问时，可能的顺序是read a，read b，load b， load a。Java内存模型还规定了在执行上述八种基本操作时，必须满足如下规则：· 不允许read和load、store和write操作之一单独出现· 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。· 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中。· 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化（load或assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作。· 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，lock和unlock必须成对出现· 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值· 如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作；也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。· 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步到主内存中（执行store和write操作）。重排序在执行程序时为了提高性能，编译器和处理器经常会对指令进行重排序。重排序分成三种类型：编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义放入前提下，可以重新安排语句的执行顺序。指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。从Java源代码到最终实际执行的指令序列，会经过下面三种重排序：为了保证内存的可见性，Java编译器在生成指令序列的适当位置会插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。Java内存模型把内存屏障分为LoadLoad、LoadStore、StoreLoad和StoreStore四种：同步机制介绍volatile、synchronized和final原子性、可见性与有序性Java内存模型JMM解决了可见性和有序性的问题，而锁解决了原子性的问题。 可见性指的是一个线程对变量的写操作对其他线程后续的读操作可见。由于现代CPU都有多级缓存，CPU的操作都是基于高速缓存的，而线程通信是基于内存的，这中间有一个Gap,可见性的关键还是在对变量的写操作之后能够在某个时间点显示地写回到主内存，这样其他线程就能从主内存中看到最新的写的值。volatile，synchronized(隐式锁), 显式锁，原子变量这些同步手段都可以保证可见性。可见性底层的实现是通过加内存屏障实现的：1. 写变量后加写屏障，保证CPU写缓冲区的值强制刷新回主内存2. 读变量之前加读屏障，使缓存失效，从而强制从主内存读取变量最新值写volatile变量 = 进入锁读volatile变量 = 释放锁有序性指的是数据不相关的变量在并发的情况下，实际执行的结果和单线程的执行结果是一样的，不会因为重排序的问题导致结果不可预知。volatile, final, synchronized，显式锁都可以保证有序性。有序性的语意有几层，1. 最常见的就是保证多线程执行的串行顺序2. 防止重排序引起的问题3. 程序执行的先后顺序，比如JMM定义的一些Happens-before规则重排序的问题是一个单独的主题，常见的重排序有3个层面:1. 编译级别的重排序，比如编译器的优化2. 指令级重排序，比如CPU指令执行的重排序3. 内存系统的重排序，比如缓存和读写缓冲区导致的重排序原子性是指某个(些)操作在语意上是原子的。比如读操作，写操作，CAS(compareand set)操作在机器指令级别是原子的，又比如一些复合操作在语义上也是原子的，如先检查后操作if(xxx== null){}有个专有名词竞态条件来描述原子性的问题。竞态条件(racing condition)是指某个操作由于不同的执行时序而出现不同的结果，比如先检查后操作。volatile变量只保证了可见性，不保证原子性，比如a++这种操作在编译后实际是多条语句，比如先读a的值，再加1操作，再写操作，执行了3个原子操作，如果并发情况下，另外一个线程很有可能读到了中间状态，从而导致程序语意上的不正确。所以a++实际是一个复合操作。加锁可以保证复合语句的原子性，sychronized可以保证多条语句在synchronized块中语意上是原子的。显式锁保证临界区的原子性。原子变量也封装了对变量的原子操作。非阻塞容器也提供了原子操作的接口，比如putIfAbsent。

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。

JVM 中一个线程的 Java 栈和寄存器中分别放的是什么

jvm内存模型：Java代码是运行在Java虚拟机之上的，由Java虚拟机通过解释执行(解释器)或编译执行(即时编译器)来完成，故Java内存模型，也就是指Java虚拟机的运行时内存模型。运行时内存模型，分为线程私有和共享数据区两大类，其中线程私有的数据区包含程序计数器、虚拟机栈、本地方法区，所有线程共享的数据区包含Java堆、方法区，在方法区内有一个常量池。java运行时的内存模型图，如下：

从图中，可知内存分为线程私有和共享两大类：

（1）线程私有区，包含以下3类：

程序计数器，记录正在执行的虚拟机字节码的地址；

虚拟机栈：方法执行的内存区，每个方法执行时会在虚拟机栈中创建栈帧；

本地方法栈：虚拟机的Native方法执行的内存区；

（2）线程共享区，包含以下2类

Java堆：对象分配内存的区域；

方法区：存放类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据；

常量池：存放编译器生成的各种字面量和符号引用，是方法区的一部分。

楼主提到的Java栈，一般而言是指图中的虚拟机栈，在代码中的方法调用过程中，往往需要从一个方法跳转到另一个方法，执行完再返回，那么在跳转之前需要在当前方法的基本信息压入栈中保存再跳转。三、关于寄存器的问题对于java最常用的虚拟机，sun公司提供的hotspot虚拟机，是基于栈的虚拟机;而对于android的虚拟机，则采用google提供的dalvik，art两种虚拟机，在android 5.0以后便默认采用art虚拟机，这是基于寄存器的虚拟机。  楼主问的是jvm（即java vm），这是基于栈的虚拟机。那么关于虚拟机栈，这块内存的内容，我们再进一步详细分析，如下图：

可以看到，在虚拟机栈有一帧帧的 栈帧组成，而栈帧包含局部变量表，操作栈等子项，那么线程在运行的时候，代码在运行时，是通过程序计数器不断执行下一条指令。真正指令运算等操作时通过控制操作栈的操作数入栈和出栈，将操作数在局部变量表和操作栈之间转移。