JVM内存结构、Java对象模型、Java内存模型(JMM)

概念辨析:

一、JVM内存结构:和Java虚拟机的运行时区域有关

java内存结构.png

上图中左侧 方法区(Method Area)和堆(Heap) 是线程共享的
右侧 Java栈(Java Stack)本地方法栈(Native Method Stack)程序计数器(Program Counter Register)是每个线程单独的。

  • 方法区:已经加载的静态变量,类信息和常量信息包含着永久引用。
  • 堆:创建的实例对象。在运行时动态分配。
  • Java栈:保存基本类型和对象的引用,编译的是就确定了大小,运行的时候大小不会改变。
  • 本地方法栈:保存native方法相关的栈。
  • 程序计数器:保存字节码的行号数,在上下文切换的时候被保存下来,要执行的指令、分支、循环、异常处理,都是依赖程序计数器的。

二、Java对象模型

java对象模型.png
  1. Java对象自身的存储模型
  2. JVM会给这个类创建一个instanceKlass,保存在方法区,用来在JVM层表示该Java类。
  3. 当我们在Java代码中,使用new创建一个对象的时候,JVM会创建一个instanceOopDesc对象,这个对象中包含了对象头以及实例数据。

三、Java内存模型

简称:JMM(Java Memory Model)

先回顾一下代码的编译过程:
从java到CPU指令

从java代码到cpu指令.png

从Java代码到CPU指令

  1. 最开始,我们编写的Java代码,是*.java文件
  2. 在编译(javac命令)后,从刚才的.java文件会变出一个新的Java字节码文件(.class)
  3. JVM会执行刚才生成的字节码文件(*.class),并把字节码文件转化为机器指令
  4. 机器指令可以直接在CPU上执运行,也就是最终的程序执行。

在把字节码文件转换为机器指令的时候,JVM实现会带来不同的“翻译”,不同的CPU平台的机器指令又千差万别,无法保证并发安全的效果一致。

比如C语言,先于Java语言诞生,不存在内存模型的概念。由于不存在内容模型的概念,就有很多问题存在。比如,它是依赖于处理器的,不同的处理器来自不同的厂商,所以结果不一样。所以很多情况下,一个c语言在一个处理器上运行结果正常,而在其他处理器上运行结果不一样。由于cpu的乱序,无法保证并发安全。那么需要一个标准,让多线程运行的结果可预期。以后无论cpu支持缓存或者不支持,包括普通java开发者,编译器开发者,jvm工程师,底层cpu工程师,让这一切达成统一,清晰的共识。这样就不会出现不同处理器运行结果不一样了。

这就是为什么设计了Java内存模型。JMM是一组规范,需要各个JVM的实现来遵循JMM规定,以便开发者可以利用这些规范,更方便地开发多线程程序。主要受益者是顶层的开发者,而不是JVM的开发者。
如果没有这样的一个JMM内存模型来规范,那么很可能经过了不同JVM的不同规则的重排序之后,导致不同的虚拟机上运行的结果不一样,那是很大的问题。

更多参考://www.greatytc.com/p/8a58d8335270

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