Java內存模型與JVM運行時數據區的區別

首先，這兩者是完全不同的概念，絕對不能混為一談。

1.什么是Java內存模型？

Java內存模型是Java語言在多線程并發情況下對于共享變量讀寫(實際是共享變量對應的內存操作)的規范，主要是為了解決多線程可見性、原子性的問題，解決共享變量的多線程操作沖突問題。

多線程編程的普遍問題是：

• 所見非所得
• 無法肉眼檢測程序的準確性
• 不同的運行平臺表現不同
• 錯誤很難復現

故JVM規范規定了Java虛擬機對多線程內存操作的一些規則，主要集中體現在volatile和synchronized這兩個關鍵字。

• volatile 是JVM提供的對共享變量在多線程讀寫時的可見性保證，主要作用是對volatile修飾的共享變量禁止被緩存（這里跟CPU的高速緩存和緩存一致性協議有關），不做重排序（重排序：在CPU處理速度遠大于內存讀寫速度的現狀下為了提高性能而進行的優化），但是并不保證共享變量操作的原子性。
• synchronized 是JVM提供的鎖機制，通過鎖的特性和內存屏障保證鎖住區域操作的原子性、可見性、有序性。
• 鎖爭搶的是對象（static鎖的是類對象，非static鎖的是當前對象，即this，鎖方法塊鎖的是自定義對象）在堆內存中對象頭的一塊內存的“主權”，只有一個線程能獲取該“主權”，即排他性，通過鎖的排他性保證對鎖住區域的操作的原子性
• 通過在代碼前后加入加載屏障（Load?Barrier）和存儲屏障（Store Barrier），能保證鎖住代碼塊或者方法中對共享變量的操作的可見性
• 通過在代碼前后加入獲取屏障（Acquire?Barrier）和釋放屏障（Release?Barrier），能保證鎖住代碼塊或者方法中對共享變量的操作的有序性

2.什么是JVM運行時數據區？

JVM運行時數據區，是Java虛擬機在運行時對該Java進程占用的內存進行的一種邏輯上的劃分，包括方法區、堆內存、虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器。這些區塊實際都是Java進程在Java虛擬機的運作下通過不同數據結構來對申請到的內存進行不同使用。

• 方法區：JVM用來存儲加載的類信息、常量、靜態變量、編譯后的代碼等數據。不同虛擬機有不同的實現，oracle的HotSpot在Java7中方法區放在永久代，Java8中方法區放在元空間，并通過GC機制來管理。
• 虛擬機棧：每個線程私有的空間，由多個棧幀組成，一個方法對應一個棧幀，棧幀包括局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法返回地址、附加信息等。棧內存默認最大1M，超出跑出StackOverFlowError。
• 本地方法棧：類似虛擬機棧，是為虛擬機使用native本地方法而準備的。具體實現由虛擬機廠商來實現。HotSpot虛擬機中實現與虛擬機棧一致，同時超出大小拋StackOverFlowError。
• 程序計數器：記錄當前線程執行字節碼的位置，存儲的是字節碼指令地址，如果native方法，則為空。CPU同一時間只能執行一條線程中的指令，線程切換后通過程序計數器來恢復正確的執行位置。
• 堆內存：所有線程都可以訪問修改，存放的是對象實例，是數據區中占用空間最大的部分，在HotSpot虛擬機中分為新生代和老年代，新生代又分為Eden區和Survivor0區、Survivor1區。