談一談Java內(nèi)存區(qū)域和Java內(nèi)存模型的理解？ / Java內(nèi)存區(qū)域和Java內(nèi)存模型是一個(gè)東西嗎？

Java內(nèi)存區(qū)域和Java內(nèi)存模型不是一個(gè)東西?。。。。?/p>

Java內(nèi)存區(qū)域，也就是Java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域。是指Java虛擬機(jī)在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的一個(gè)內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)Java程序運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對(duì)象實(shí)例。Java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)包括堆、方法區(qū)、虛擬機(jī)棧、本地方法棧和程序計(jì)數(shù)器等部分。

Java內(nèi)存模型，也就是JMM，定義了程序中各個(gè)變量的訪(fǎng)問(wèn)規(guī)則，在虛擬機(jī)中將變量存儲(chǔ)到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量這種底層細(xì)節(jié)。

JMM

JMM（Java Memory Model）是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的一種內(nèi)存模型，它描述了Java程序如何在多線(xiàn)程環(huán)境下訪(fǎng)問(wèn)共享內(nèi)存。JMM主要是為了屏蔽各種硬件和操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)的差異而定義出來(lái)的內(nèi)存模型。JMM定義了一個(gè)抽象的計(jì)算機(jī)內(nèi)存模型，包括主內(nèi)存和工作內(nèi)存兩部分。

• 主內(nèi)存
  主內(nèi)存是所有線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域，也是Java內(nèi)存模型中的核心部分。主內(nèi)存中保存著Java對(duì)象的實(shí)例數(shù)據(jù)、類(lèi)信息、方法等。
  在多線(xiàn)程環(huán)境下，當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程修改了主內(nèi)存中的共享變量時(shí)，其他線(xiàn)程并不會(huì)立即看到這個(gè)變量的修改。這是因?yàn)槊總€(gè)線(xiàn)程都有自己的工作內(nèi)存，與主內(nèi)存之間存在緩存數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。
• 工作內(nèi)存
  每個(gè)線(xiàn)程都有自己的工作內(nèi)存（Thread Local Memory），它是線(xiàn)程私有的內(nèi)存區(qū)域。工作內(nèi)存中保存著該線(xiàn)程使用到的共享變量的副本拷貝。
  當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程需要使用某個(gè)共享變量時(shí)，它會(huì)首先從主內(nèi)存中讀取該變量的值到自己的工作內(nèi)存中，并對(duì)它進(jìn)行操作。操作完成后，該線(xiàn)程再將變量的值寫(xiě)回主內(nèi)存中。在這個(gè)過(guò)程中，其他線(xiàn)程并不能直接訪(fǎng)問(wèn)到該線(xiàn)程的工作內(nèi)存。
• 內(nèi)存交互操作
  Java內(nèi)存模型還定義了一些內(nèi)存交互操作，包括lock、unlock、read和write等。這些操作可以保證多線(xiàn)程環(huán)境下共享變量的可見(jiàn)性和一致性。
  • lock和unlock：用于對(duì)共享變量進(jìn)行加鎖和解鎖，確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線(xiàn)程可以訪(fǎng)問(wèn)該變量。
  • read：用于將工作內(nèi)存中的值傳遞到主內(nèi)存中。
  • write：用于將主內(nèi)存中的值傳遞到工作內(nèi)存中。
• 內(nèi)存屏障
  Java內(nèi)存模型還定義了內(nèi)存屏障（Memory Barrier），用于控制內(nèi)存交互操作的順序和可見(jiàn)性。
  內(nèi)存屏障分為四種類(lèi)型：
  • LoadLoad屏障：保證load指令之前的所有l(wèi)oad指令已經(jīng)執(zhí)行完畢。
  • StoreStore屏障：保證store指令之前的所有store指令已經(jīng)執(zhí)行完畢。
  • LoadStore屏障：保證load指令之前的所有指令都已經(jīng)執(zhí)行完畢，并且能夠讀取到最新的變量值。
  • StoreLoad屏障：保證store指令之前的所有指令都已經(jīng)執(zhí)行完畢，并且該指令所寫(xiě)入的變量值對(duì)于其他線(xiàn)程可見(jiàn)。

JMM的作用

保證多線(xiàn)程環(huán)境下的數(shù)據(jù)可見(jiàn)性、原子性和有序性。通過(guò)JMM規(guī)定的規(guī)范，我們可以確保多線(xiàn)程的正確性和可靠性。

synchronized、volatile、Lock等關(guān)鍵字和API有什么作用？

這些關(guān)鍵字和API是Java多線(xiàn)程編程中用來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的機(jī)制，用于保證多線(xiàn)程環(huán)境下共享變量的可見(jiàn)性、有序性和原子性。其中synchronized關(guān)鍵字用于實(shí)現(xiàn)悲觀鎖機(jī)制，volatile關(guān)鍵字用于實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)同步機(jī)制，Lock接口用于實(shí)現(xiàn)更加靈活的鎖機(jī)制。

Java內(nèi)存區(qū)域

1.8之前

1.8及之后

字符串常量池？

字符串常量池 JVM 為了提升性能和減少內(nèi)存消耗針對(duì)字符串（String 類(lèi)）專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟的一塊區(qū)域，主要目的是為了避免字符串的重復(fù)創(chuàng)建。

HotSpot 虛擬機(jī)中字符串常量池的實(shí)現(xiàn)是 src/hotspot/share/classfile/stringTable.cpp ,StringTable 本質(zhì)上就是一個(gè)HashSet ,容量為 StringTableSize（可以通過(guò) -XX:StringTableSize 參數(shù)來(lái)設(shè)置）。

StringTable 中保存的是字符串對(duì)象的引用，字符串對(duì)象的引用指向堆中的字符串對(duì)象。

JDK1.7 之前，字符串常量池存放在永久代。JDK1.7 字符串常量池和靜態(tài)變量從永久代移動(dòng)了 Java 堆中。

JDK 1.7 為什么要將字符串常量池移動(dòng)到堆中？

主要是因?yàn)橛谰么ǚ椒▍^(qū)實(shí)現(xiàn)）的 GC 回收效率太低，只有在整堆收集 (Full GC)的時(shí)候才會(huì)被執(zhí)行 GC。Java 程序中通常會(huì)有大量的被創(chuàng)建的字符串等待回收，將字符串常量池放到堆中，能夠更高效及時(shí)地回收字符串內(nèi)存。

什么是直接內(nèi)存？

直接內(nèi)存是一種特殊的內(nèi)存緩沖區(qū)，并不在 Java 堆或方法區(qū)中分配的，而是通過(guò) JNI 的方式在本地內(nèi)存上分配的。

直接內(nèi)存并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域，但是這部分內(nèi)存也被頻繁地使用。而且也可能導(dǎo)致 OutOfMemoryError 錯(cuò)誤出現(xiàn)。

JDK1.4 中新加入的 NIO（Non-Blocking I/O，也被稱(chēng)為New I/O），引入了一種基于通道（Channel）與緩存區(qū)（Buffer）的 I/O 方式，它可以直接使用 Native 函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣就能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽?Java 堆和 Native 堆之間來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。

直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到 Java 堆的限制，但是，既然是內(nèi)存就會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存大小以及處理器尋址空間的限制。

說(shuō)一說(shuō)HotSpot 虛擬機(jī)在 Java 堆中對(duì)象分配過(guò)程？

• 類(lèi)加載檢查
  虛擬機(jī)遇到一條 new 指令時(shí)，首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到這個(gè)類(lèi)的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類(lèi)是否已被加載過(guò)、解析和初始化過(guò)。如果沒(méi)有，那必須先執(zhí)行相應(yīng)的類(lèi)加載過(guò)程。
• 分配內(nèi)存
  在類(lèi)加載檢查通過(guò)后，接下來(lái)虛擬機(jī)將為新生對(duì)象分配內(nèi)存。對(duì)象所需的內(nèi)存大小在類(lèi)加載完成后便可確定，為對(duì)象分配空間的任務(wù)等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從 Java 堆中劃分出來(lái)。分配方式有 “指針碰撞” 和 “空閑列表” 兩種，選擇哪種分配方式由 Java 堆是否規(guī)整決定，而 Java 堆是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。
• 初始化零值
  內(nèi)存分配完成后，虛擬機(jī)需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值（不包括對(duì)象頭），這一步操作保證了對(duì)象的實(shí)例字段在 Java 代碼中可以不賦初始值就直接使用，程序能訪(fǎng)問(wèn)到這些字段的數(shù)據(jù)類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的零值。
• 設(shè)置對(duì)象頭
  初始化零值完成之后，虛擬機(jī)要對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置，例如這個(gè)對(duì)象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例、如何才能找到類(lèi)的元數(shù)據(jù)信息、對(duì)象的哈希碼、對(duì)象的 GC 分代年齡等信息。 這些信息存放在對(duì)象頭中。 另外，根據(jù)虛擬機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的不同，如是否啟用偏向鎖等，對(duì)象頭會(huì)有不同的設(shè)置方式。
• 執(zhí)行init方法
  在上面工作都完成之后，從虛擬機(jī)的視角來(lái)看，一個(gè)新的對(duì)象已經(jīng)產(chǎn)生了，但從 Java 程序的視角來(lái)看，對(duì)象創(chuàng)建才剛開(kāi)始， 方法還沒(méi)有執(zhí)行，所有的字段都還為零。所以一般來(lái)說(shuō)，執(zhí)行 new 指令之后會(huì)接著執(zhí)行 方法，把對(duì)象按照程序員的意愿進(jìn)行初始化，這樣一個(gè)真正可用的對(duì)象才算完全產(chǎn)生出來(lái)。

虛擬機(jī)內(nèi)存分配的兩種方式？

• 指針碰撞

  • 適用場(chǎng)合：堆內(nèi)存規(guī)整（沒(méi)有內(nèi)存碎片）的情況下
  • 原理：用過(guò)的內(nèi)存全部整合到一邊，沒(méi)有用過(guò)的內(nèi)存放到另一邊，中間一個(gè)分解指針，只需要想著沒(méi)用過(guò)的內(nèi)存方向?qū)⒃撝羔樢苿?dòng)對(duì)象內(nèi)存大小即可。
  • 使用該分配方式的GC收集器：Serial，ParNew

• 空閑列表

  • 適用場(chǎng)合：堆內(nèi)存不規(guī)整的情況下
  • 原理：虛擬機(jī)會(huì)維護(hù)一個(gè)列表，該列表中會(huì)記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，在分配的時(shí)候，找一塊兒足夠大的內(nèi)存塊兒來(lái)劃分給對(duì)象實(shí)例，最后更新列表記錄
  • 使用該分配方式的 GC 收集器：CMS

選擇以上兩種方式中的哪一種，取決于 Java 堆內(nèi)存是否規(guī)整。而 Java 堆內(nèi)存是否規(guī)整，取決于 GC 收集器的算法是"標(biāo)記-清除"，還是"標(biāo)記-整理"（也稱(chēng)作"標(biāo)記-壓縮"），值得注意的是，復(fù)制算法內(nèi)存也是規(guī)整的。

說(shuō)一說(shuō)對(duì)象創(chuàng)建中不安全的現(xiàn)象？ / 如何解決線(xiàn)程不安全的問(wèn)題？

對(duì)象創(chuàng)建在虛擬機(jī)中是非常頻繁的行為， 即使僅僅修改一個(gè)指針?biāo)赶虻奈恢茫?在并發(fā)情況下也并不是線(xiàn)程安全的， 可能出現(xiàn)正在給對(duì)象A分配內(nèi)存， 指針還沒(méi)來(lái)得及修改， 對(duì)象B又同時(shí)使用了原來(lái)的指針來(lái)分配內(nèi)存的情況。

一種是對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理——實(shí)際上虛擬機(jī)是采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性； 另外一種是把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線(xiàn)程劃分在不同的空間之中進(jìn)行， 即每個(gè)線(xiàn)程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存， 稱(chēng)為本地線(xiàn)程分配緩沖（Thread Local Allocation Buffer， TLAB） ， 哪個(gè)線(xiàn)程要分配內(nèi)存， 就在哪個(gè)線(xiàn)程的本地緩沖區(qū)中分配， 只有本地緩沖區(qū)用完了， 分配新的緩存區(qū)時(shí)才需要同步鎖定。 虛擬機(jī)是否使用TLAB， 可以通過(guò)-XX： +/-UseTLAB參數(shù)來(lái)設(shè)定。

對(duì)象的內(nèi)存布局？

在HotSpot虛擬機(jī)里， 對(duì)象在堆內(nèi)存中的存儲(chǔ)布局可以劃分為三個(gè)部分： 對(duì)象頭（Header） 、 實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data） 和對(duì)齊填充（Padding） 。

HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象的對(duì)象頭部分包括兩類(lèi)信息。 第一類(lèi)是用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)， 如哈希碼（HashCode） 、 GC分代年齡、 鎖狀態(tài)標(biāo)志、 線(xiàn)程持有的鎖、 偏向線(xiàn)程ID、 偏向時(shí)間戳等， 這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度在32位和64位的虛擬機(jī)（未開(kāi)啟壓縮指針） 中分別為32個(gè)比特和64個(gè)比特， 官方稱(chēng)它為“Mark Word”。

對(duì)象頭的另外一部分是類(lèi)型指針， 即對(duì)象指向它的類(lèi)型元數(shù)據(jù)的指針， Java虛擬機(jī)通過(guò)這個(gè)指針來(lái)確定該對(duì)象是哪個(gè)類(lèi)的實(shí)例。

接下來(lái)實(shí)例數(shù)據(jù)部分是對(duì)象真正存儲(chǔ)的有效信息， 即我們?cè)诔绦虼a里面所定義的各種類(lèi)型的字段內(nèi)容， 無(wú)論是從父類(lèi)繼承下來(lái)的， 還是在子類(lèi)中定義的字段都必須記錄起來(lái)。

對(duì)象的第三部分是對(duì)齊填充， 這并不是必然存在的， 也沒(méi)有特別的含義， 它僅僅起著占位符的作用。 由于HotSpot虛擬機(jī)的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍， 換句話(huà)說(shuō)就是任何對(duì)象的大小都必須是8字節(jié)的整數(shù)倍。 對(duì)象頭部分已經(jīng)被精心設(shè)計(jì)成正好是8字節(jié)的倍數(shù)（1倍或者
2倍） ， 因此， 如果對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)部分沒(méi)有對(duì)齊的話(huà)， 就需要通過(guò)對(duì)齊填充來(lái)補(bǔ)全。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-414858.html

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