运行时数据区:方法区,堆,虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。
对于每⼀个线程来说,栈都是私有的,⽽堆是共有的。
也就是说在栈中的变量(局部变量、⽅法定义参数、异常处理器参数)不会在线程之间共享,也就不会有内存可⻅性(下⽂会说到)的问题,也不受内存模型的影响。⽽在堆中的变量是共享的,本⽂称为共享变量。所以,内存可⻅性是针对的共享变量。
硬件内存架构
(1)CPU
去过机房的同学都知道,一般在大型服务器上会配置多个CPU,每个CPU还会有多个核
,这就意味着多个CPU或者多个核可以同时(并发)工作。如果使用Java 起了一个多线程的任务,很有可能每个 CPU 都会跑一个线程,那么你的任务在某一刻就是真正并发执行了。
(2)CPU Register
CPU Register也就是 CPU 寄存器。CPU 寄存器是 CPU 内部集成的,在寄存器上执行操作的效率要比在主存上高出几个数量级。
(3)CPU Cache Memory
CPU Cache Memory也就是 CPU 高速缓存,相对于寄存器来说,通常也可以成为 L2 二级缓存。相对于硬盘读取速度来说内存读取的效率非常高,但是与 CPU 还是相差数量级,所以在 CPU 和主存间引入了多级缓存,目的是为了做一下缓冲。
(4)Main Memory
Main Memory 就是主存,主存比 L1、L2 缓存要大很多。
注意:部分高端机器还有 L3 三级缓存。
java运行时内存区域与硬件内存的关系
java线程与主内存之间的关系
Java 内存模型是一种规范,定义了很多东西:
- 所有的变量都存储在主内存(Main Memory)中。
- 每个线程都有一个私有的本地内存(Local Memory),本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的拷贝副本。
- 线程对变量的所有操作都必须在本地内存中进行,而不能直接读写主内存。
- 不同的线程之间无法直接访问对方本地内存中的变量。
线程之间的共享变量存在主内存中,每个线程都有⼀个私有的本地内存,存储了该线程以读、写共享变量的副本。本地内存是Java内存模型的⼀个抽象概念,并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器等。
线程间的通信
为了更好的控制主内存和本地内存的交互,Java 内存模型定义了八种操作来实现:
- 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。
并发编程的问题
原子性:处理器优化。为了使处理器内部的运算单元能够最大化被充分利用,处理器会对输入代码进行乱序执行处理,这就是处理器优化。
有序性:指令重排序。像 Java 的即时编译器(JIT)会做指令重排序
可见性:缓存设计。线程是从主内存复制的的共享变量到工作内存中。原因是cpu运算速率非常高,寄存器和L2缓存的读取效率较高。解决方案:CPU 访问缓存时遵循一定的协议,在读写数据时根据协议进行操作,共同来维护缓存的一致性。这类协议有 MSI、MESI、MOSI、和 Dragon Protocol 等。
区别
两者是不同的概念层次。JMM是抽象的,他是⽤来描述⼀组规则,通过这个规则来控制各个变量的访问⽅式,围绕原⼦性、有序性、可⻅性等展开的。⽽Java运⾏时内存的划分是具体的,是JVM运⾏Java程序时,必要的内存划分。
联系
都存在私有数据区域和共享数据区域。⼀般来说,JMM中的主内存属于共享数据区域,他是包含了堆和⽅法区;同样,JMM中的本地内存属于私有数据区域,包含了程序计数器、本地⽅法栈、虚拟机栈。
实际上,他们表达的是同⼀种含义,这⾥不做区分。
局部变量的基本数据类型和引用存储于栈中,引用的对象实体存储于堆中。—— 因为它们属于方法中的变量,生命周期随方法而结束。
成员变量全部存储与堆中(包括基本数据类型,引用和引用的对象实体)—— 因为它们属于类,类对象终究是要被new出来使用的。
内存泄漏的原因
1、静态集合类引起的内存泄漏。对象无法回收。
2、当集合里面的对象属性被修改后,再调用remove()方法时不起作用。
3、监听器未删除。
4、各种连接未释放
5、部类和外部模块的引用
6、单例模式对象持有外部引用
参考:
https://mp.weixin.qq.com/s/J3_ZuEU35Q73CfMcsTIZXg