JVM 运行时数据区与JMM 内存模型

JVM 运行时数据区与JMM 内存模型攻略

1. JVM 运行时数据区

JVM（Java虚拟机）运行时数据区是指在Java程序执行期间，用于存储数据和执行指令的内存区域。JVM运行时数据区主要包括以下几个部分：

1.1 方法区（Method Area）

方法区用于存储类的结构信息，包括类的字段、方法、构造函数、接口等。方法区是被所有线程共享的内存区域。

示例说明：

public class MyClass {
    private static final int MAX_VALUE = 100;
    private String name;

    public void printName() {
        System.out.println(name);
    }
}

在上面的示例中，MyClass类的结构信息，包括字段MAX_VALUE和name，以及方法printName()，都会被存储在方法区中。

1.2 堆（Heap）

堆是用于存储对象实例的内存区域。所有通过new关键字创建的对象都会被分配到堆中。堆是被所有线程共享的内存区域。

示例说明：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass obj1 = new MyClass();
        MyClass obj2 = new MyClass();
    }
}

在上面的示例中，obj1和obj2是通过new关键字创建的MyClass对象，它们会被分配到堆中。

1.3 栈（Stack）

栈用于存储方法的局部变量、方法参数和方法调用的状态。每个线程都有自己的栈，栈中的数据是私有的，其他线程无法访问。

示例说明：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int sum = add(a, b);
        System.out.println(sum);
    }

    public static int add(int x, int y) {
        return x + y;
    }
}

在上面的示例中，main方法中的局部变量a、b和sum，以及add方法中的参数x和y，都会被存储在栈中。

1.4 程序计数器（Program Counter Register）

程序计数器用于存储当前线程正在执行的字节码指令的地址。每个线程都有自己的程序计数器，它是线程私有的。

示例说明：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 20;
        int sum = add(a, b);
        System.out.println(sum);
    }

    public static int add(int x, int y) {
        int result = x + y;
        return result;
    }
}

在上面的示例中，程序计数器会记录当前线程执行到哪条字节码指令。

2. JMM 内存模型

JMM（Java内存模型）定义了Java程序中多线程并发访问共享内存的规则。JMM确保多线程之间的内存可见性和操作的原子性。

2.1 主内存（Main Memory）

主内存是所有线程共享的内存区域，用于存储所有的变量和对象实例。

示例说明：

public class Main {
    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                counter++;
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                counter++;
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(counter);
    }
}

在上面的示例中，counter变量是共享的，两个线程分别对其进行自增操作。由于线程之间的操作不是原子的，可能会导致最终输出的结果不是预期的2000。

2.2 工作内存（Working Memory）

工作内存是每个线程私有的内存区域，用于存储主内存中的变量副本。线程在执行时，会将主内存中的变量复制到工作内存中进行操作。

示例说明：

public class Main {
    private static int counter = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                synchronized (Main.class) {
                    counter++;
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                synchronized (Main.class) {
                    counter++;
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(counter);
    }
}

在上面的示例中，通过synchronized关键字保证了对counter变量的操作是原子的，避免了并发访问导致的问题。

以上就是关于JVM运行时数据区与JMM内存模型的详细讲解，希望对你有帮助！