JMM与JVM区别与联系（精炼总结）

在多线程编程中，就涉及到线程之间的通信。为了更好的实现程序的高并发、高性能、高可用，就不得不知道JMM。至于高可用，今后再详细总结。另外，此处有一文介绍HA，参考https://www.linuxprobe.com/high-availability.html

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一、JMM

1、JMM定义了Java 虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方式。JVM是java整个计算虚拟模型。

2、从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（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/写共享变量的副本。

3、本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器以及其他的硬件和编译器优化。

二、JVM对Java内存模型的实现

根据JMM模型，在JVM把内存分成了两部分：线程栈区和堆区。

JVM中运行的每个线程都拥有自己的线程栈（也称调用栈），线程栈包含了当前线程执行的方法调用相关信息。随着代码的不断执行，调用栈会不断变化。

1、线程栈区(Thread stack)

1）线程栈(thread stack，也叫线程堆栈)，所拥有的资源是独自的，对其他线程不可见。

2）线程栈，也包含正在的所有局部变量。

3）由当前线程创建的局部变量，对于非创建它的其他所有线程都是不可见的。

4）即使两个线程正在执行完全相同的代码，两个线程仍然会在每个线程堆栈中创建该代码的局部变量。即便可传递变量副本，但不共享原始局部变量本身。

2、堆区(Heap)

1）堆包含创建的java应用程序对象。

2）堆中的对象可以被具有对象引用的所有线程访问。当一个线程访问一个对象时，它也可以访问该对象的成员变量。

3）如果两个线程同时调用同一个对象上的一个方法，它们都可以访问该对象的成员变量，但每个线程都有自己的局部变量副本

4）堆中的数据是共享的,线程不安全的

详细说明：

• 所有原始类型(boolean,byte,short,char,int,long,float,double)的局部变量都直接保存在线程栈当中，对于它们的值各个线程之间都是独立的。对于原始类型的局部变量，一个线程可以传递一个变量副本给另一个线程，但原始变量是不共享的。
• 堆区包含了Java应用创建的所有对象信息(包括原始类型的封装类)，不管对象是哪个线程创建的，不管对象是属于一个成员变量还是方法中的局部变量，它都会被存储在堆区。
• 一个局部变量如果是原始类型，那么它会被完全存储到栈区。 一个局部变量也有可能是一个对象的引用，这种情况下，这个本地引用会被存储到栈中，但是对象本身仍然存储在堆区。
• 对于一个对象的成员方法，这些方法中包含局部变量，仍需要存储在栈区，即使它们所属的对象在堆区。
• 对于一个对象的成员变量，不管它是原始类型还是包装类型，都会被存储到堆区。
• Static类型的变量以及类本身相关信息都会随着类本身存储在堆区。

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基于JMM的JVM模型，既然堆中的数据是共享的，那么在多线程环境中，就可能存在数据安全性问题。主要涉及到：可见性问题，竞争性问题等。

在此之前，回顾几个点

A、计算机常识：

• cpu执行的操作是原子性的，是不可拆分的。

B、造成数据安全性问题的必要条件：

• 多线程环境
• 多个线程操作共享数据
• 操作共享数据的语句不是原子性的（多条）

此中，引申的。后续补充

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3、共享对象的可见性（事例说明）

如果两个或多个线程共享一个对象，但没有正确使用volatile声明或Synchronized同步机制,一个线程更新了共享变量值后，对于其他线程来讲是不可见的。如线程A,线程B同时要进行modify。

public class Account {

  private float balance;

  public void modify (float difference) {
    float value=this.balance;
    this.balance=value+difference;
  }
}

首先，线程A和线程B在各自的thread stack中维护了一分局部变量的副本，线程A修改了线程A中Thread stack中的局部变量，但是还没有还没将修改的数据刷新到Main Memory中，而线程B获取的值依然是old value,就会出现问题

解决方案

• 使用volatile关键字
• 使用synchronized同步机制

tips：volatile与synchronized的区别：

• volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器中的值是不确定的,需要从主存中读取；synchronized则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问该变量,其他线程被阻塞住
• volatile仅修饰变量；synchronized则可以修饰变量、方法、代码块
• volatile仅保证可见性；synchronized则可以保证可见性和原子性
• volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞
• volatile修饰的变量会禁止指令重排序，因而程序不会被编译器优化；synchronized修饰的变量没有禁止指令重排序，因而程序可以被编译器优化

三、JVM

• 程序计数器(PC)
• java虚拟机栈
• 本地方法栈
• java堆
• 方法区

1、程序计数器(PC)

是一块很小的内存空间，用于记录将要运行的指令。

tips：每个线程都需要一个程序计数器；各个线程的计数器相互独立，是私有的。

2、java虚拟机栈

保存了局部变量、部分结果，并参与方法的调用和返回，的一个内存空间

tips：1）对各个线程来说，也是私有的；

         2）它和java线程同一时间创建；

         3）由java语言实现的

3、本地方法栈

与java虚拟机栈的功能相似

tips：1）java虚拟机栈用于管理Java函数的调用，本地方法栈用于管理本地方法的调用；

         2）由C语言实现的

4、java堆

tips：1）做存储的，为所有创建的对象和数组分配内存空间；

         2）被JVM中所有的线程共享

5、方法区

也被称为永久区，与堆空间相似，被JVM中所有的线程共享。

         1）方法区主要保存的信息是类的元数据，方法区中最为重要的是类的类型信息、常量池、域信息、方法信息。其中运行时常量池就在方法区；

         2）GC对永久区的回收：一是对永久区常量池的回收；二是永久区对元数据的回收

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参考鸣谢：

https://blog.csdn.net/u013887008/article/details/79681609 

https://www.jianshu.com/p/8a58d8335270