Java内存结构与Java内存模型

Java内存结构、内存模型、对象模型这几个概念经常会被混为一谈。理论知识容易忘写下来帮助记忆，方便以后查看。

1、Java内存结构

Java内存结构其实说的是JVM在运行时内存区域的划分，是根据Java虚拟机规范来实现的。说的是JVM中划分出的各块内存区域分别用来干什么。如上图分为了5大块：方法区，虚拟机栈（有的叫方法栈也有叫线程栈的）、本地方法栈、堆、程序计数器（也有叫寄存器的）。其中方法区和堆是线程共享的内存区域，而虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器是线程私有的，或者说是线程隔离的。

1.1 程序计数器：

它是当前线程执行字节码的指示器，通过改变它的值来选取下一条要执行的Java字节码指令。Java代码中的循环、跳转、异常处理、线程获得时间片后的恢复都需要依赖程序计数器。程序计数器所占内存很小，也是唯一一块不会出现内存溢出异常的内存区域。

1.2 虚拟机栈：

虚拟机栈是线程私有的，每一个线程都会分配一个虚拟机栈，它描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法执行时都会同步创建一个栈帧，用于存储方法运行过程中需要的数据，指令，返回地址等信息。

1.3 本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈描述类似，区别只在于虚拟机栈描述的是Java方法，而本地方法栈描述的是Native方法（c++语言）。

1.4 方法区

它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区只是Java虚拟机规范中的一种理论思想，在jdk1.7之前这部分内容被存放于永久代中，在jdk1.8之后用元空间来代替。jdk的做法是理论的实现方式。永久代和元空间都可以通过jvm参数来调整其大小，不同的是元空间使用的是直接内存。

1.5 堆

堆是这几块内存区域中最大的一块，存放的是Java中几乎所有的对象实例。几乎所有对象也就是说不是全部，从jdk1.7之后开启了逃逸分析，感兴趣的可以查一查，它说的是当方法中的一个对象，未被外部引用并且未被方法返回，也就是说这个对象只在这个方法内有用，那么这个对象可以直接在栈上分配内存。

2、Java内存模型（JMM）

JMM可以理解为Java模拟了cpu的硬件架构所规定的一种规范。由于cpu处理速度非常块比内存的读写速度要快很多，为了不妥协内存的读写速度，cpu引入了高速缓存，cpu要想修改主内存的值必须先将主内存中的数据拷贝到高速缓存中进行读取，然后再回写入主内存。
从上节内容可知，Java堆和方法区域是多个线程共享的数据区域。也就是说，多个线程可以操作保存在堆或者方法区中的同一数据。
JMM和多线程相关，它定义了一个线程对共享变量的写入对另一个线程是可见的。Java的多线程间是通过共享内存进行通信的，在通信过程中就会存在一系列如可见性、原子性、顺序性等问题。而JMM就是围绕多线程通信以及其相关的一系列特性而建立的模型。JMM定义了一系列语法集，这些语法集映射到Java中就是volatile、synchronized等关键字。