關于線程安全總結（－）請看 http://www.javaeye.com/topic/806990 ，發(fā)該貼后，很多朋友都發(fā)站內(nèi)消息問我一些問題，我把回復整理成一篇帖子。敬請高人手下留情，小可謝過了。
站內(nèi)很多人都問我，所謂線程的“工作內(nèi)存”到底是個什么東西？有的人認為是線程的棧，其實這種理解是不正確的。看看JLS（java語言規(guī)范）對線程工作內(nèi)存的描述，線程的working memory只是cpu的寄存器和高速緩存的抽象描述。
可能 很多人都覺得莫名其妙，說JVM的內(nèi)存模型，怎么會扯到cpu上去呢？在此，我認為很有必要闡述下，免得很多人看得不明不白的。先拋開java虛擬機不談，我們都知道，現(xiàn)在的計算機，cpu在計算的時候，并不總是從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)讀取順序優(yōu)先級是：寄存器－高速緩存－內(nèi)存。線程耗費的是CPU，線程計算的時候，原始的數(shù)據(jù)來自內(nèi)存，在計算過程中，有些數(shù)據(jù)可能被頻繁讀取，這些數(shù)據(jù)被存儲在寄存器和高速緩存中，當線程計算完后，這些緩存的數(shù)據(jù)在適當?shù)臅r候應該寫回內(nèi)存。當個多個線程同時讀寫某個內(nèi)存數(shù)據(jù)時，就會產(chǎn)生多線程并發(fā)問題，涉及到三個特性：原子性，有序性，可見性。在《線程安全總結》這篇文章中，為了理解方便，我把原子性和有序性統(tǒng)一叫做“多線程執(zhí)行有序性”。支持多線程的平臺都會面臨這種問題，運行在多線程平臺上支持多線程的語言應該提供解決該問題的方案。
那么，我們看看JVM，JVM是一個虛擬的計算機，它也會面臨多線程并發(fā)問題，java程序運行在java虛擬機平臺上，java程序員不可能直接去控制底層線程對寄存器高速緩存內(nèi)存之間的同步，那么java從語法層面，應該給開發(fā)人員提供一種解決方案，這個方案就是諸如 synchronized, volatile,鎖機制（如同步塊，就緒隊列，阻塞隊列）等等。這些方案只是語法層面的，但我們要從本質上去理解它，不能僅僅知道一個 synchronized 可以保證同步就完了。 在這里我說的是jvm的內(nèi)存模型，是動態(tài)的，面向多線程并發(fā)的，沿襲JSL的“working memory”的說法，只是不想牽扯到太多底層細節(jié)，因為 《線程安全總結》這篇文章意在說明怎樣從語法層面去理解java的線程同步，知道各個關鍵字的使用場景。
今天有人問我，那 java的線程不是有棧嗎？難道棧不是工作內(nèi)存嗎？工作內(nèi)存這四個字得放到具體的場景中描述，方能體現(xiàn)它具體的意義，在描述JVM的線程同步時，工作內(nèi)存指的是寄存器和告訴緩存的抽象描述，具體請自行參閱JLS。上面講的都是動態(tài)的內(nèi)存模型，甚至已經(jīng)超越了JVM的范圍，那么JVM的內(nèi)存靜態(tài)存儲是怎么劃分的？今天還有人問我，jvm的內(nèi)存模型不是有eden區(qū)嗎？也不見你提起。我跟他說，這是兩個角度去看的，甚至是兩個不同的范圍，動態(tài)的線程同步的內(nèi)存模型，涵蓋了cpu，寄存器，高速緩存，內(nèi)存；JVM的靜態(tài)內(nèi)存儲模型只是一種對內(nèi)存的物理劃分而已，它只局限在內(nèi)存，而且只局限在JVM的內(nèi)存。那些什么線程棧，eden區(qū)都僅僅在JVM內(nèi)存。
說說JVM的線程棧和有個朋友反復跟我糾結的eden區(qū)吧。JVM的內(nèi)存，被劃分了很多的區(qū)域：
1.程序計數(shù)器
每一個Java線程都有一個程序計數(shù)器來用于保存程序執(zhí)行到當前方法的哪一個指令。
2.線程棧
線程的每個方法被執(zhí)行的時候，都會同時創(chuàng)建一個幀（Frame）用于存儲本地變量表、操作棧、動態(tài)鏈接、方法出入口等信息。每一個方法的調用至完成，就意味著一個幀在VM棧中的入棧至出棧的過程。如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果VM?？梢詣討B(tài)擴展（VM Spec中允許固定長度的VM棧），當擴展時無法申請到足夠內(nèi)存則拋出OutOfMemoryError異常。
3.本地方法棧
4.堆
每個線程的棧都是該線程私有的，堆則是所有線程共享的。當我們new一個對象時，該對象就被分配到了堆中。但是堆，并不是一個簡單的概念，堆區(qū)又劃分了很多區(qū)域，為什么堆劃分成這么多區(qū)域，這是為了JVM 的內(nèi)存垃圾收集，似乎越扯越遠了，扯到垃圾收集了，現(xiàn)在的jvm的gc都是按代收集，堆區(qū)大致被分為三大塊：新生代，舊生代，持久代（虛擬的）；新生代又分為eden區(qū)，s0區(qū)，s1區(qū)。新建一個對象時，基本小的對象，生命周期短的對象都會放在新生代的eden區(qū)中，eden區(qū)滿時，有一個小范圍的 gc（minor gc），整個新生代滿時，會有一個大范圍的gc（major gc），將新生代里的部分對象轉到舊生代里。
5. 方法區(qū)
其實就是永久代（Permanent Generation），方法區(qū)中存放了每個Class的結構信息，包括常量池、字段描述、方法描述等等。VM Space描述中對這個區(qū)域的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存，也可以選擇固定大小或者可擴展外，甚至可以選擇不實現(xiàn)垃圾收集。相對來說，垃圾收集行為在這個區(qū)域是相對比較少發(fā)生的，但并不是某些描述那樣永久代不會發(fā)生GC（至 少對當前主流的商業(yè)JVM實現(xiàn)來說是如此），這里的GC主要是對常量池的回收和對類的卸載，雖然回收的“成績”一般也比較差強人意，尤其是類卸載，條件相當苛刻。
6.常量池
Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項信息是常量表(constant_pool table)，用于存放編譯期已可知的常量，這部分內(nèi)容將在類加載后進入方法區(qū)（永久代）存放。但是Java語言并不要求常量一定只有編譯期預置入 Class的常量表的內(nèi)容才能進入方法區(qū)常量池，運行期間也可將新內(nèi)容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。
關于垃圾收集，在此不多說，流到垃圾收集那一章再詳細說吧。關于java的同步，其實還有基于 CPU原語的比較并交換的非阻塞算法（CAS），不過這個在java的并發(fā)包里已經(jīng)實現(xiàn)了很多，因此關于這點，就留到java并發(fā)包那一章介紹吧。后面我會專門寫一篇文章，JVM內(nèi)存與垃圾收集。
