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JVM之内存模型JMM

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JVM之内存模型JMM

JMM
  • JVM 内存整体结构
    • JVM内存中的栈内存结构
    • JVM内存中的堆内存结构
    • JVM内存中栈和堆的对比
  • JMM及JMM规范

JVM 内存整体结构

每启动一个线程,JVM 就会在栈空间栈分配对应的 线程栈, 比如 1MB 的空间(-Xss 1m)
线程栈也叫做 Java 方法栈
如果使用了JNI 方法,则会分配一个单独的本地方法栈(Native Stack)

JNI即为Java Native Interface,具体实现和作用参考java native方法与JNI实现

线程执行过程中,一般会有多个方法组成调用栈(Stack Trace), 比如 A 调用 B,B 调用 C…每执行到一个方法,就会创建对应的 栈帧(frame)

JVM内存中的栈内存结构

JVM的栈内存中分出了许多不同的线程栈,每一个线程栈中又包含至少一个栈帧
栈帧是一个逻辑上的概念,具体的大小在一个方法编写完成后基本上就能确定,其中包含的内容比如返回值需要有一个空间存放,每个局部变量都需要对应的地址空间,此外还有给指令使用的操作数栈,以及 class 指针(标识这个栈帧对应的是哪个类的方法, 指向非堆里面的 Class 对象)

JVM内存中的堆内存结构

堆内存是所有线程共用的内存空间,JVM 将Heap 内存分为年轻代(Young generation)和 老年代(Old generation, 也叫 Tenured)两部分

年轻代还划分为 3 个内存池,新生代(Eden space)和存活区(Survivor space), 在大部分GC 算法中有 2 个存活区(S0, S1),在我们可以观察到的任何时刻,S0 和 S1 总有一个是空的, 但一般较小,也不浪费多少空间

Non-Heap 本质上还是 Heap,只是一般不归 GC管理,里面划分为 3 个内存池

  • metaspace, 以前叫持久代(永久代, Permanent generation), Java8 换了个名字叫 metaspace
  • CCS, Compressed Class Space, 存放 class 信息的,和 metaspace 有交叉
  • Code Cache存放 JIT 编译器编译后的本地机器代码

关于Compressed Class Space参考什么是 CCS区
关于JIT 编译器参考JVM即时编译

JVM内存中栈和堆的对比
  • 方法中使用的原生数据类型和对象引用地址在栈上存储
  • 对象、对象成员与类定义、静态变量在堆上
  • 每个线程都只能访问自己的线程栈,不能访问(看不见)其他线程的局部变量,线程可以将一个原生变量值的副本传给另一个线程(值传递),但不能共享原生局部变量本身
  • 堆内存又称为“共享堆”,堆中的所有对象,可以被所有线程访问, 只要他们能拿到对象的引用地址
  • 如果两个线程同时调用某个对象的同一方法,则它们都可以访问到这个对象的成员变量,但每个线程对 该方法以及该方法的局部变量 拥有的副本是独立的
JMM及JMM规范

JMM即为 Java Memory Model(JVM内存模型)

JMM 规范对应的是“[JSR-133. Java Memory Model and Thread Specification]”,《Java 语言规范》的 [$17.4. Memory Model章节]

多个线程同时对一个变量访问时【读取/写入】,这时候只要有某个线程执行的是写操作,那么这种现象就称之为“冲突”。

可以被其他线程影响或感知的操作,称为线程间的交互行为

线程间的交互行为可分为: 读取、写入、同步操作、外部操作等

同步操作包括:对 volatile 变量的读写,对管程(monitor)的锁定与解锁,线程的起始操作与结尾操作,线程启动和结束等

外部操作则是指对线程执行环境之外的操作,比如停止其他线程等

JMM 规范的目的是规范线程间的交互操作,而不管线程内部对局部变量进行的操作

管程(monitor)参考线程同步工具

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