基于计算机的内存模型如何实现Java中的爱恨纠缠

面试过程中，Java的内存模型（重点是Java的并发原理）和JVM的内存模型不是同一个问题，所以我在查询资料后总结了相关知识点，如果有的话欢迎指出错误的地方，也可以一起讨论。

基于计算机的内存设计结构，在CPU的发展过程中，运行速度越来越快，内存的读写速度跟不上CPU的运行速度，所以概念建议使用“缓存”。在读写过程中，CPU可以先将数据写入缓存，再由缓存将数据刷新到主存。因此，在多线程场景下，会出现“缓存不一致”，即多个线程对同一数据的缓存可能不一致。

基于数据的安全需要原子性、可见性和有序性

关于CPU和内存爱恨纠葛的更具体细节，我就不深入了，有兴趣的同学可以自行了解

Java 内存模型 (JMM)

··Java内存模型是一种符合内存模型规范的机制，屏蔽了各种硬件和操作系统之间的访问差异，保证Java程序可以在各种平台下访问内存，保证效果相同。及规格

先提三个概念，基本上内存模型就是为了解决这三个问题

原子性：CPU在操作过程中不能被暂停或中断，或者执行完成或不执行

可见性：当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改该变量后，其他线程可以立即看到修改后的值

Sequence：程序按顺序执行代码

总结：JMM是一个规范，用于处理多线程共享内存时内存和缓存数据不一致的问题。

如何实现Java内存模型

Java 提供了一系列与并发相关的关键字，如：volatile、synchronized、final、concurren

其实这些就是Java内存模型在底层封装后提供给程序员的关键字。

本文的重点是了解JMM，所以相关关键词就不详细介绍了！ ！ ！ ！

synchronized 用于保证原子性

volatile 用于确保可见性

volatile 和 synchronized 都可以实现可见性

JVM 内存模型

Java 虚拟机将托管内存分为五个主要区域：

1.程序计数器

概念：程序计数器是一个很小的内存空间，是线程私有的，可以看作是当前线程的行号指示器。

目的：CPU执行多线程任务时，为了保证线程能够正常切换到正确的执行位置，每个线程都有一个独立的程序计数器，不同线程之间的程序计数器不影响每个线程其他并独立存储。

注意：如果线程执行java方法，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址。如果是native [low-level method]，则计数器为空。这个内存区域是虚拟机规范中唯一没有 OutOfMemoryError 的区域

2.Java 栈（虚拟机栈）

概念：栈描述了Java方法执行的内存模型。每个方法执行时，都会创建自己的内存栈来存储局部变量等相关信息。存储方式是一一的，所以这里有一个堆栈先进后出的过程。

当方法执行时，内存栈被销毁，所以方法中定义的变量被放到了内存栈中。

3.stack

概念：堆是Java虚拟机中最大的内存区域。因为堆中存储的对象是线程共享的，所以在使用多线程时也需要同步机制。大多数对象实例和数组都在堆上分配内存。之所以不是这样，是因为 JIT 编译器技术的成熟。这个说法不是绝对的。

注意：为什么栈和堆有区别：

当一个方法被执行时，每个方法都会建立自己的内存栈来存放方法中定义的变量，并在方法结束后销毁它，但是当程序中创建一个对象时，该对象会被保存在堆（也叫：运行时数据区，堆是其中的一部分）方便，可以重复使用，因为创建对象的成本通常比较大。即便如此，堆内存中的对象也不会随着方法的结束而被销毁。当对象被方法引用并且可能被其他引用变量使用时，该对象不会被销毁。只有当一个对象没有任何引用变量来引用它时，系统的垃圾回收机制才会在适当的时候对其进行回收（是不是听起来很熟悉，尤其像GC）

4.方法区

概念：方法区和堆的概念类似，就是所有线程共享的内存。为了区别于堆，也称为“非堆”

用途：用于存放虚拟机已经加载的类信息、常量和静态变量

5.本地方法栈

概念：本地方法栈与虚拟机栈所起的作用非常相似。不同的是虚拟机栈执行Java方法（即字节码）服务，而本地方法栈是虚拟机使用的native。方法服务，可能是底层C或者C++，我们打开jdk安装目录可以看到里面也有很多用C写的文件，可能是native方法调用的c代码。

GC：java GC一般指的是java的垃圾回收机制，是java与C/C++的主要区别之一

目的：为了解决内存泄露的问题（尽量解决，毕竟应该泄露的还是会泄露的）

我不会对GC做详细的介绍。毕竟我也在学习中。 GC可以用很久，还没总结。

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