
Java作為一種面向對象的,跨平台語言,其對象、記憶體等一直是比較難的知識點。而且很多概念的名稱看起來又那麼相似,很多人會傻傻分不清楚。比如本文要讨論的JVM記憶體結構、Java記憶體模型和Java對象模型,這就是三個截然不同的概念,但是很多人容易弄混。
首先,這三個概念是完全不同的三個概念。本文主要目的是對這三個概念加以區分以及做簡單的介紹。而這每一個知識點都是又都是比較複雜的。以後會單獨寫文章做詳細介紹。
我們都知道,Java代碼是要運作在虛拟機上的,而虛拟機在執行Java程式的過程中會把所管理的記憶體劃分為若幹個不同的資料區域,這些區域都有各自的用途。
其中有些區域随着虛拟機程序的啟動而存在,而有些區域則依賴使用者線程的啟動和結束而建立和銷毀。在《Java虛拟機規範(Java SE 8)》中描述了JVM運作時記憶體區域結構如下:
各個區域的功能不是本文重點,就不在這裡詳細介紹了。這裡簡單提幾個需要特别注意的點:
1、以上是Java虛拟機規範,不同的虛拟機實作會各有不同,但是一般會遵守規範。
2、規範中定義的方法區,隻是一種概念上的區域,并說明了其應該具有什麼功能。但是并沒有規定這個區域到底應該處于何處。是以,對于不同的虛拟機實作來說,是有一定的自由度的。
3、不同版本的方法區所處位置不同,上圖中劃分的是邏輯區域,并不是絕對意義上的實體區域。因為某些版本的JDK中方法區其實是在堆中實作的。
4、運作時常量池用于存放編譯期生成的各種字面量和符号引用。但是,Java語言并不要求常量隻有在編譯期才能産生。比如在運作期,String.intern也會把新的常量放入池中。
5、除了以上介紹的JVM運作時記憶體外,還有一塊記憶體區域可供使用,那就是直接記憶體。Java虛拟機規範并沒有定義這塊記憶體區域,是以他并不由JVM管理,是利用本地方法庫直接在堆外申請的記憶體區域。
6、堆和棧的資料劃分也不是絕對的,如HotSpot的JIT會針對對象配置設定做相應的優化。
如上,做個總結,JVM記憶體結構,由Java虛拟機規範定義。描述的是Java程式執行過程中,由JVM管理的不同資料區域。各個區域有其特定的功能。
Java記憶體模型看上去和Java記憶體結構(JVM記憶體結構)差不多,很多人會誤以為兩者是一回事兒,這也就導緻面試過程中經常答非所為。
在前面的關于JVM的記憶體結構的圖中,我們可以看到,其中Java堆和方法區的區域是多個線程共享的資料區域。也就是說,多個線程可能可以操作儲存在堆或者方法區中的同一個資料。這也就是我們常說的“Java的線程間通過共享記憶體進行通信”。
Java記憶體模型是根據英文Java Memory Model(JMM)翻譯過來的。其實JMM并不像JVM記憶體結構一樣是真實存在的。他隻是一個抽象的概念。JSR-133: Java Memory Model and Thread Specification 中描述了,JMM是和多線程相關的,他描述了一組規則或規範,這個規範定義了一個線程對共享變量的寫入時對另一個線程是可見的。
那麼,簡單總結下,Java的多線程之間是通過共享記憶體進行通信的,而由于采用共享記憶體進行通信,在通信過程中會存在一系列如可見性、原子性、順序性等問題,而JMM就是圍繞着多線程通信以及與其相關的一系列特性而建立的模型。JMM定義了一些文法集,這些文法集映射到Java語言中就是volatile、synchronized等關鍵字。
在JMM中,我們把多個線程間通信的共享記憶體稱之為主記憶體,而在并發程式設計中多個線程都維護了一個自己的本地記憶體(這是個抽象概念),其中儲存的資料是主記憶體中的資料拷貝。而JMM主要是控制本地記憶體和主記憶體之間的資料互動的。
在Java中,JMM是一個非常重要的概念,正是由于有了JMM,Java的并發程式設計才能避免很多問題。這裡就不對Java記憶體模型做更加詳細的介紹了,想了解更多的朋友可以參考《Java并發程式設計的藝術》
Java是一種面向對象的語言,而Java對象在JVM中的存儲也是有一定的結構的。而這個關于Java對象自身的存儲模型稱之為Java對象模型。
HotSpot虛拟機中,設計了一個OOP-Klass Model。OOP(Ordinary Object Pointer)指的是普通對象指針,而Klass用來描述對象執行個體的具體類型。
每一個Java類,在被JVM加載的時候,JVM會給這個類建立一個<code>instanceKlass</code>,儲存在方法區,用來在JVM層表示該Java類。當我們在Java代碼中,使用new建立一個對象的時候,JVM會建立一個<code>instanceOopDesc</code>對象,這個對象中包含了對象頭以及執行個體資料
我們再來區分下JVM記憶體結構、 Java記憶體模型 以及 Java對象模型 三個概念。
JVM記憶體結構,和Java虛拟機的運作時區域有關。Java記憶體模型,和Java的并發程式設計有關。Java對象模型,和Java對象在虛拟機中的表現形式有關。
關于這三部分内容,本文并未分别展開,因為涉及到的知識點實在太多,如果讀者感興趣,可以自行學習。後面也會發文介紹這些内容,敬請期待。
最後,這三個概念非常重要,一定要嚴格區分開,千萬不要在面試中出現答非所為的情況
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