Java内存模型概念：区分JVM内存结构与Java内存模型

引言

在Java编程中，理解JVM内存结构和Java内存模型（JMM）对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。本文将深入探讨这两个概念，帮助开发者更好地掌握Java的内存管理机制。

JVM内存结构

JVM内存结构与Java虚拟机的运行时区域密切相关。根据Java虚拟机规范，虚拟机在执行Java程序的过程中，会将所管理的内存划分为不同的数据区域。以下是Java SE 8中JVM运行时内存区域的结构：

1. 堆区(Heap)

堆是存储类实例和数组的地方，通常是内存中最大的一块区域。数组在Java中也是对象。

2. 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)

虚拟机栈保存局部变量和部分结果，并在方法调用和返回中起作用。

3. 方法区(Method Area)

方法区存储每个类的结构，例如运行时的常量池、字段和方法数据，以及方法和构造函数的代码，包括用于类初始化以及接口初始化的特殊方法。

4. 本地方法栈(Native Method Stacks)

与虚拟机栈基本类似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行的Java方法服务，而本地方法栈则是为Native方法服务。

5. 程序计数器(The PC Register)

程序计数器是最小的一块内存区域，它的作用通常是保存当前正在执行的JVM指令地址。

6. 运行时常量池(RunTime Constant Pool)

运行时常量池是方法区的一部分，包含多种常量，范围从编译时已知的数字到必须在运行时解析的方法和字段引用。

编译运行过程

编写*.java代码后，通过编译（包含词法分析、语义分析等步骤），会在*.java文件之外生成一个新的Java字节码文件(*.class)。JVM会分析刚才生成的字节码文件，并根据平台等因素，把字节码文件转换为具体平台上的机器指令。机器指令可以直接在CPU上运行，也就是最终的程序执行。

Java内存模型(JMM)

JMM是和多线程相关的一组规范，需要各个JVM的实现来遵守JMM规范，以便于开发者可以利用这些规范，更方便地开发多线程程序。这样一来，即便同一个程序在不同的虚拟机上运行，得到的程序结果也是一致的。

1. 重排序

重排序是指编译器、JVM或者CPU出于优化等目的，对实际指令执行顺序进行调整的行为。重排序通过减少执行指令，从而提高整体的运行速度，这是重排序带来的优化和好处。

2. 原子性

原子性是指一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何其他操作中断，要么就都不执行。

3. 内存可见性

内存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，其他线程能够立即得知这个变量的值被修改了。

结论

理解JVM内存结构和Java内存模型对于Java开发者来说至关重要。JVM内存结构涉及到Java程序的运行时内存管理，而Java内存模型则涉及到并发编程中的原子性、可见性和有序性问题。掌握这些概念，可以帮助我们编写出更高效、更可靠的Java程序。

原文地址：https://blog.csdn.net/fulai00/article/details/143616855

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