一.JVM运行时的数据区

我们写的JAVA代码最终都会编译成字节码，然后在JVM虚拟机上运行。在运行字节码的时候，JVM需要知道要运行的字节码是什么，也就是说JVM本身需要存储字节码，那么字节码存储在JVM的什么地方呢？同时在运行字节码的时候，会产生一些运行时数据，这这些数据都存储在什么地方呢？我们new一个Object的时候，这时候我们就获得了一个对象的引用，那么这个引用指向的内存空间在哪里呢？在C/C++中我们经常使用malloc去给分派一块内存空间，然后返回一个指针，当然在JAVA中内存空间的分派也是少不了的，只不过JVM帮你分派了，你就不需要手动去分派了。

下面我们先看一张图，这张图描述了JVM运行时的数据区

上面这张图很清晰的列出来了JVM运行时数据区的划分。

• 方法区
  又称perm区(永久代)，这里面主要存储一些类本身的信息，比如字节码，字面意义的常量等等，我们经常动态修改类的字节码，或者动态加载一个类，其实都是修改perm区中的内容，或者占用perm区中的空间。

• 虚拟机栈
  JVM在执行字节码的时候，都是基于栈进行，读取栈顶的数据，做相关计算，然后入栈，同时还有局部变量表来配合。

• 本地方方法栈
  主要指native方法的调用，使用jstack -m可以打印出native方法的调用堆栈。

• 堆
  我们经常new一个Object，这个Object所占的内存空间就是从堆上分配来的。堆又被划分为新生代和老年代，这是为了支持GC的分代回收，发生在新生代是YGC,之所以有YGC是因为大数据JAVA对象都是朝生夕死的，YGC的成本低，因此执行一次YGC就能回收到这些朝生夕死对象所占的内存了。发生在老年代是FGC,要是对象在新生代存活到一定时间后，就会被转移到老年代，老年代中对象所占的内存空间要是想被回收，就只能有FGC来回收了。

• 程序计数器
  这个我们经常称为PC,我们需要执行的字节码都会存储在一个数组中，PC指向一个数组下表，表示当前需要执行那个字节码，注意数组中的每个元素都是一个字节码。

二.JAVA 内存模型的抽象

JMM是为了解决什么问题呢？

• 1.线程之间的通信
  关于线程之间的通信就是线程A所产生的数据，能够被线程B感知到。

• 2.线程之间的同步
  两个线程之间通常需要同步，当线程A处于某一特殊状态的时候，线程B才能够执行。

下面我们先来看看JMM的抽象示意图，通过这个示意图我们来描述JMM是如何解决上面两个问题的。

每个线程我们都抽象出一个线程本地内存来，其实这个线程本地内存物理上压根就不存在，这只是一个逻辑上的概念，那么这个线程本地内存到底是什么呢？其实就是缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化等。线程A和线程B的共享变量既会在主内存中中保持一份，也会在线程本地内存中保持一份，线程直接从本地内存中读写，JMM控制本地内存中的东西写到主内存。当然JMM也可以控制线程直接读写主内存，主内存中的东西线程A和线程B共享。既然JMM可以控制线程直接读取主内存，这样不管任何情况下主内存中的东西对于其他线程都是可见的，那么为什么不让JMM直接控制线程去读写主内存呢？原因很简单就是为了快，还记得硬件中的二级缓存不，就是这个道理。并不是所有的共享变量都需要在某一时刻被另外一个线程感知到的。

那么上述模型是怎么解决一开始我们提出来的两个问题的呢？

• 线程之间的通信
  关于线程之间的通信，看上图就很明确了，线程A和线程B通过主内存来通信，关键是线程B能否看到线程A对共享变量的真实修改吗？这个是我们写代码的时候需要注意的，比如你可以使用volatile关键字，保证每次线程的写都刷到主内存中，线程的读都从主内存中读取。

• 线程之间的同步
  线程之间的同步也是基于主内存共享来实现的，在主内存中找一个共享变量X，在这个共享变量X上加上一把锁，当线程A要想执行某个同步的方法或者同步代码块的时候，需要先获取到共享变量X上的所，这时候其他线程只能等线程A把所释放后才能进执行相应的代码。线程A执行完相应的代码块后，就释放共享变量X上的锁，保证其他线程可以进入同步方法或者同步代码块。关于同步我们可以使用juc包中提供的一些类，也可以使用synchronized关键字，关于synchronized关键字是最为常见的一种同步方式，这里顺带总结一下这个关键字的作用:

  1.互斥，有且只能有一个线程获得锁
  2.获取到锁，所有共享变量从主内存中reload
  3.释放锁后，所有本地内存的东西flush到主内存
  4.静态方法上synchronized锁对象是java.lang.Class类实例，非静态方法上synchronized锁对象是当前类的对象。