Java并发编程 理解JVM内存概念模型（一）

介绍

对基本的JVM内存模型的理解非常重要，尤其在开发多线程程序的时候。程序员只有在大脑中建立一个简单清晰的JVM内存概念模型，才能为正确开发多线程程序打下一个良好的基础。

基本的JVM内存模型

上图是一个最简JVM内存概念模型，JVM把它管理的内存大致分为栈内存和堆内存：

栈内存：JVM会为每个线程分配线程栈，线程运行时会使用。随着线程运行时调用方法的不同，线程的运行栈会不断变化。每次一个线程进入一个方法，JVM会为该线程创建新的调用栈(call stack)或称栈帧(stack frame)，调用栈上保存线程在该方法上运行要使用的局部变量，这些变量是该线程独有的，其它线程不可见。随着调用方法的嵌套，调用栈也会依次增长，每次执行完一个方法，线程会退出相应的调用栈，相应的内存被JVM释放。

堆内存：是多线程共享的内存区，程序线程运行时创建的引用对象会被分配在堆内存上，包括：

对象类型

原子封装类型(Integer, Double, Long等等)

静态变量类型

注意，当线程在运行时创建对象，引用本身是存在线程自己的调用栈上的，而对象本身则是创建在堆上的。另外，线程之间可以复制对象引用，这样多个线程可以共享堆上的对象数据，但是这个时候可能存在多线程更新数据的可见性(visibility)和一致性(consistence)问题。

案例分析

对于上面的代码，我们假设启两个SampleThread线程，当两个线程运行到 方法的中间时，所展示出来的内存图如下图所示：

分析：

栈帧中的 是原子整型局部变量，存在线程栈上。

栈帧中的 是对象引用类型变量，变量本身存在线程栈上，它引用的 实例被分配在堆上。

两个线程同时通过各自的 变量引用共享的 实例。

是静态初始化好(通过 和 关键字)并且被分配在堆上， 静态引用变量也分配在堆上， 实例内部的原子类型字段 和 ，以及原子封装类型对象 和 都是被分配在堆上。

栈帧中的 是原子封装类型，引用本身存在线程栈上，封装对象被分配在堆上，两个线程各一个。

当线程退出 ，其栈帧上的 局部存储被释放，它引用的对象 也成为垃圾待回收。

当线程退出 ，其栈帧上的 和 局部变量存储被释放， 实例因为有静态引用，在程序运行结束前不会被垃圾回收。

结论

JVM大致把内存分为栈内存和堆内存，栈内存是线程的局部存储，而堆内存是线程的共享存储，JVM通过线程栈的方式虚拟多线程并发运行。

对栈内存变量操作不会有多线程问题，但对共享堆上的数据进行并发修改可能会存在可见性和一致性问题。

建立简单的JVM内存概念模型是多线程并发编程的基础，后续我会进一步介绍现代处理器架构和Java内存模型不匹配问题，以及由于这种不匹配而造成的并发编程的坑。