Java的内存机制（整合）

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本文内容均是摘自本文所附上的链接里面的内容，只是整合起来方便查看而已

java的内存结构
java程序的执行流程：
首先java源代码会被java编译器编译成字节码文件，然后JVM的类加载器会加载各个类的字节码文件，加载完毕以后，交给JVM执行引擎执行。在程序执行过程中，JVM会开辟一段空间来存储程序运行所用到的数据和相关信息，这段空间被称作Runtime Data Area(运行时数据区)，也被称为JVM内存，平常我们所说的内存管理和内存结构就是针对这段内存而言的。

首先，JVM内存由五个部分组成：虚拟机栈，堆区(Heap)，程序计数器，本地方法栈，方法区

1、虚拟机栈
也称java栈，是Java方法执行的内存模型，Java栈中存放的是一个个线帧，每一个线帧对应的是一个方法（如下图所示）
当线程执行一个方法时，会创建一个线帧，并将线帧压栈，方法执行完毕会进行出栈，所以，线程每次运行的方法所对应的线帧一定位于java栈的顶部，（这也是使用递归方法容易内存溢出的原因）
局部变量表：存储方法的局部变量，包括在方法中声明的非静态变量和函数形参，对于基本数据类型存的是他的值，对于引用类型的变量存的是它的引用

2、程序计数器
在汇编语言中，程序计数器指的是CPU中的寄存器，它保存的是程序当前执行指令的地址，当CPU需要执行指令时会先拿到这个地址，根据地址获取指令，当CPU获取完指令以后，计数器会自动加一或者转移指针得到下一条命令的地址。
java中的程序计数器的功能和CPU中的寄存器逻辑上的功能差不多，也是用来指示存储哪条命令的。
在JVM中是通过轮流切换线程获取CPU执行时间来实现多线程的，所以在同一时间内，CPU只会执行一个线程，为了保证每个线程在线程切换后能够回到原来的位置，所以每个线程都会有自己独立的程序计数器。
在JVM中规定，如果执行的非native方法，计数器存储的是指令地址，如果是native方法，就是undefined。

3、本地方法栈
与java栈的工作原理相同，不过java栈是为java程序服务的，本地方法栈是为本地方法服务的，用于java调用其他语言的方法。在JVM规范中并没有对本地方法的具体实现做强制规定，JVM可以自由实现它。

4、堆区
存储new出来的东西，即对象本身，堆区是垃圾回收器管理的主要区域。

5、方法区
存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等
在Class文件中除了类的字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用来存储编译期间生成的字面量和符号引用。

在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池，它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式，在类和接口被加载到JVM后，对应的运行时常量池就被创建出来。当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池，在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中，比如String的intern方法。在JVM规范中，没有强制要求方法区必须实现垃圾回收。

总结：

Java的内存模型
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并发编程的三个特性：
原子性：是指在一个操作中，CPU 不可以在中途暂停然后再调度，即不被中断操作，要不执行完成，要不就不执行
可见性：是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值
有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行

为了保证并发编程中可以满足原子性、可见性及有序性。有一个重要的概念，那就是——内存模型。
内存模型解决并发问题主要采用两种方式：

1. 限制处理器优化
2. 使用内存屏障

这是一个总结：
JMM 是一种规范，是解决由于多线程通过共享内存进行通信时，存在的本地内存数据不一致、编译器会对代码指令重排序、处理器会对代码乱序执行等带来的问题。
目的是保证并发编程场景中的原子性、可见性和有序性。

java内存模型的实现：
原子性：使用synchronized
可见性：使用synchronized,final,volatitle(被其修饰的变量在每次使用之前都从主内存刷新)
有序性：使用synchronized,volatitle
(实现方式有所区别：Volatile 关键字会禁止指令重排。Synchronized 关键字保证同一时刻只允许一条线程操作。)