JVM内存模型总结

 1、硬件内存结构

　　正如上图所示，经过简化CPU与内存操作的简易图，实际上没有这么简单，这里为了理解方便，我们省去了南北桥并将三级缓存统一为CPU缓存(有些CPU只有二级缓存，有些CPU有三级缓存)。

　　就目前计算机而言，一般拥有多个CPU并且每个CPU可能存在多个核心，多核是指在一枚处理器(CPU)中集成两个或多个完整的计算引擎(内核),这样就可以支持多任务并行执行，从多线程的调度来说，每个线程都会映射到各个CPU核心中并行运行。在CPU内部有一组CPU寄存器，寄存器是cpu直接访问和处理的数据，是一个临时放数据的空间。一般CPU都会从内存取数据到寄存器，然后进行处理，但由于内存的处理速度远远低于CPU，导致CPU在处理指令时往往花费很多时间在等待内存做准备工作，于是在寄存器和主内存间添加了CPU缓存，CPU缓存比较小，但访问速度比主内存快得多，如果CPU总是操作主内存中的同一址地的数据，很容易影响CPU执行速度，此时CPU缓存就可以把从内存提取的数据暂时保存起来，如果寄存器要取内存中同一位置的数据，直接从缓存中提取，无需直接从主内存取。需要注意的是，寄存器并不每次数据都可以从缓存中取得数据，万一不是同一个内存地址中的数据，那寄存器还必须直接绕过缓存从内存中取数据。所以并不每次都得到缓存中取数据，这种现象有个专业的名称叫做缓存的命中率，从缓存中取就命中，不从缓存中取从内存中取，就没命中，可见缓存命中率的高低也会影响CPU执行性能，这就是CPU、缓存以及主内存间的简要交互过程，总而言之当一个CPU需要访问主存时，会先读取一部分主存数据到CPU缓存(当然如果CPU缓存中存在需要的数据就会直接从缓存获取)，进而在读取CPU缓存到寄存器，当CPU需要写数据到主存时，同样会先刷新寄存器中的数据到CPU缓存，然后再把数据刷新到主内存中。

2、java运行时数据区

 

　　2、1、JVM管辖的内存大致分为线程隔离的：栈、本地方法栈、程序计数器。线程共享的：堆、方法区。在JVM启动时创建，关闭时全部回收。

　　2、2、栈

　　　　　i）、存放基本类型的变量数据和对象的引用变量（变量本身存放在堆和常量池中）。
　　　　　ii）、java系统必须知道存储在栈内所有项的确切生命周期（故变量的垃圾回收由系统处理），以便上下移动栈指针，相比堆更高效，但限制了程序的灵活性。
　　　　　iii）、可以数据共享（共享的是值，改变一个变量不会影响另一个变量）
　　　　　　　　int c = 1;int d =1;//c,d共享栈数据1
　　　　　　　　d = 2;//如果栈中没有2这个值（如果有就直接引用共享），新建值并将d重新指向它。

　　2、3、堆

　　　　i）、存放由new操作符创建的对象和数组（‘可以但不必须’将其引用存放在栈中，方便快速访问）。
　　　　ii）、运行时动态分配内存（速度慢于栈的主要原因），并由gc管理。
　　　　iii）、堆中的垃圾回收由gc处理（用户不能干预，即便调用System.gc()也只是‘希望执行’垃圾回收。因为gc是为所有java应用进程服务且gc的执行会影响所有java应用进程，不特殊对待某个进程）。

　　2、4、方法区

　　　　i）、位于堆上的静态存储区，存储被装载到JVM中的class信息。如存放加载过的类信息，常量，静态变量，及JIT编译后的代码（类方法）等数据。

　　2、5、常量池

　　　　 jdk1.7后从方法区移动到了堆中，存放类、方法、接口等中的字面常量和符号引用。 每个常量池在编译期确定下来，并保存到.class文件中。可以数据共享。

　　特殊的String对象
　　　　String a1 = "123"; //这一句创建了1个字符串常量对象（常量池中）。
　　　　String a2 = "123"; //这两句还是1个对象。a2也指向a1的字符串常量对象“123”。

　　　　String b1 = new String("123"); //这一句本身应该创建两个对象（先创建常量对象“123”，再用它做参数用new在堆中创建一个新对象）。但因为字符串常量对象“123”已存在（常量池），所以此时只创建1个对象（堆中）
　　　　String b2 = new String("123"); //此时因为“123”已存在常量池中，故只用new操作符新建一个对象。

　　　　System.out.println(a1 == a2); //运算符 == 比较引用地址
　　　　System.out.println(b1 == b2);

　　　　对于 "123" 　　 　　　　　　 --在常量池中创建字符串常量对象“123”（如果常量池中已有该对象就直接引用而不再创建）。共一个对象，位于常量池中。
　　　　对于 new String("123") 　　    --先在常量池中创建字符串常量对象“123”，再在堆中用new操作符创建新对象（new操作符每次都新建不同内存地址的对象）。共两个对象，分别存储于常量池、堆中。

 

3、垃圾回收

　　　　i）、处理位于java逻辑堆上的垃圾对象。

　　　　ii）、采用基于“标记-清除”、“停止-复制”算法的“自适应”的垃圾回收技术。进行垃圾回收时会暂停程序的运行。

　　　　iii）、当对象失去所有引用成为垃圾后，可能不被垃圾回收。

　　　　iiii）、无论“垃圾回收”还是“终结”，都不保证能发生，如果JVM并未面临内存耗尽的情形，它是不会浪费时间去执行垃圾回收以回复内存。

　　　　iiiii）、finalize（）正确用法是，在对象即将被回收时，用来做一些善后处理。

　　　　iiiiii）、System.gc()用于强制进行垃圾回收动作。但并不能保证垃圾回收动作的执行，顶多增加垃圾回收动作发生的可能性。垃圾回收动作不受用户干预，因为gc服务于JVM中的所有进程，不为某个进程特殊处理。

 

　　　　　　int[] ary = {1,2,3}; //当ary超过作用域后，变量ary将立即在栈中被系统回收并可另作他用。它所指向的数组对象被gc‘标记-清除’，但对象依然存在堆中，等到一个（不确定）时间被gc回收。

4、对象创建的总结

　　　　java栈用来存放基本类型的变量数据和对象的引用变量，但不存放对象内容；
　　　　java堆存放使用new关键字创建的对象和数组对象；
　　　　特殊情况是字符串这个包装类：其引用是存放在栈里的，而对象内容位置由创建方式来决定（常量池、堆），用“”在编译期创建的存放在字符串常量池中，用new操作符在运行时创建的存放在堆中。