Java内存模型与JVM运行时数据区的区别详解

首先，这两者是完全不同的概念，绝对不能混为一谈。

1.什么是Java内存模型？

Java内存模型是Java语言在多线程并发情况下对于共享变量读写(实际是共享变量对应的内存操作)的规范，主要是为了解决多线程可见性、原子性的问题，解决共享变量的多线程操作冲突问题。

多线程编程的普遍问题是：

• 所见非所得
• 无法肉眼检测程序的准确性
• 不同的运行平台表现不同
• 错误很难复现

故JVM规范规定了Java虚拟机对多线程内存操作的一些规则，主要集中体现在volatile和synchronized这两个关键字。

• volatile 是JVM提供的对共享变量在多线程读写时的可见性保证，主要作用是对volatile修饰的共享变量禁止被缓存（这里跟CPU的高速缓存和缓存一致性协议有关），不做重排序（重排序：在CPU处理速度远大于内存读写速度的现状下为了提高性能而进行的优化），但是并不保证共享变量操作的原子性。
• synchronized 是JVM提供的锁机制，通过锁的特性和内存屏障保证锁住区域操作的原子性、可见性、有序性。
• 锁争抢的是对象（static锁的是类对象，非static锁的是当前对象，即this，锁方法块锁的是自定义对象）在堆内存中对象头的一块内存的“主权”，只有一个线程能获取该“主权”，即排他性，通过锁的排他性保证对锁住区域的操作的原子性
• 通过在代码前后加入加载屏障（Load Barrier）和存储屏障（Store Barrier），能保证锁住代码块或者方法中对共享变量的操作的可见性
• 通过在代码前后加入获取屏障（Acquire Barrier）和释放屏障（Release Barrier），能保证锁住代码块或者方法中对共享变量的操作的有序性

2.什么是JVM运行时数据区？

JVM运行时数据区，是Java虚拟机在运行时对该Java进程占用的内存进行的一种逻辑上的划分，包括方法区、堆内存、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。这些区块实际都是Java进程在Java虚拟机的运作下通过不同数据结构来对申请到的内存进行不同使用。

• 方法区：JVM用来存储加载的类信息、常量、静态变量、编译后的代码等数据。不同虚拟机有不同的实现，oracle的HotSpot在Java7中方法区放在永久代，Java8中方法区放在元空间，并通过GC机制来管理。
• 虚拟机栈：每个线程私有的空间，由多个栈帧组成，一个方法对应一个栈帧，栈帧包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址、附加信息等。栈内存默认最大1M，超出跑出StackOverFlowError。
• 本地方法栈：类似虚拟机栈，是为虚拟机使用native本地方法而准备的。具体实现由虚拟机厂商来实现。HotSpot虚拟机中实现与虚拟机栈一致，同时超出大小抛StackOverFlowError。
• 程序计数器：记录当前线程执行字节码的位置，存储的是字节码指令地址，如果native方法，则为空。CPU同一时间只能执行一条线程中的指令，线程切换后通过程序计数器来恢复正确的执行位置。
• 堆内存：所有线程都可以访问修改，存放的是对象实例，是数据区中占用空间最大的部分，在HotSpot虚拟机中分为新生代和老年代，新生代又分为Eden区和Survivor0区、Survivor1区。

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