java内存模型总结

首先谈一下内存一致性模型：

顺序一致性内存模型是一个被计算机科学家理想化了的理论参考模型，它为程序员提供了极强的内存可见性保证。顺序一致性内存模型有两大特性：

一个线程中的所有操作必须按照程序的顺序来执行。

（不管程序是否同步）所有线程都只能看到一个单一的操作执行顺序。在顺序一致性内存模型中，每个操作都必须原子执行且立刻对所有线程可见。

因为每个线程有自己私有的内存空间，很有可能和内存不一致：

硬件层提供了一系列的内存屏障 memory barrier / memory fence(Intel的提法)来提供一致性的能力。拿X86平台来说，有几种主要的内存屏障

1. lfence，是一种Load Barrier读屏障

2. sfence, 是一种Store Barrier 写屏障

3. mfence, 是一种全能型的屏障，具备ifence和sfence的能力

4. Lock前缀，Lock不是一种内存屏障，但是它能完成类似内存屏障的功能。Lock会对CPU总线和高速缓存加锁，可以理解为CPU指令级的一种锁。它后面可以跟ADD, ADC, AND, BTC, BTR, BTS, CMPXCHG, CMPXCH8B, DEC, INC, NEG, NOT, OR, SBB, SUB, XOR, XADD, and XCHG等指令。

内存屏障有两个能力：

1. 阻止屏障两边的指令重排序

2. 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，让缓存中相应的数据失效

对Load Barrier来说，在读指令前插入读屏障，可以让高速缓存中的数据失效，重新从主内存加载数据

对Store Barrier来说，在写指令之后插入写屏障，能让写入缓存的最新数据写回到主内存

为了防止不一致的情况：

两个线程拥有自己的私有拷贝而不和主存一致。如果这种行为出现，那么私有本机变量和主存一致必须在以下两个条件下：

1、变量使用volatile声明
2、被访问的变量处于同步方法或者同步块中

在所有平台上被保证的是表数范围，32位以及更小的值的操作是原子的。但是原子操作不一定是安全的。

 

附注：java内存区域

程序计数器：一块较小内存区域，指向当前所执行的字节码。如果线程正在执行一个Java方法，这个计数器记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果执行的是Native方法，这个计算器值为空。

Java虚拟机栈：线程私有的，其生命周期和线程一致，每个方法执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

本地方法栈：与虚拟机栈功能类似，只不过虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为使用到的Native方法服务。

Java堆：是虚拟机管理内存中最大的一块，被所有线程共享，该区域用于存放对象实例，几乎所有的对象都在该区域分配。Java堆是内存回收的主要区域，从内存回收角度看，由于现在的收集器大都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代，再细分一点的话可以分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。根据Java虚拟机规范规定，Java堆可以处于物理上不连续的空间，只要逻辑上是连续的就行。

方法区：与Java一样，是各个线程所共享的，用于存储已被虚拟机加载类信息、常亮、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

运行时常量池，运行时常量池是方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。运行期间可以将新的常量放入常量池中，用得比较多的就是String类的intern()方法，当一个String实例调用intern时，Java查找常量池中是否有相同的Unicode的字符串常量，若有，则返回其引用；若没有，则在常量池中增加一个Unicode等于该实例字符串并返回它的引用。