深入理解JVM-内存模型(jmm)和GC(上)

简介: 深入理解JVM-内存模型(jmm)和GC(上)

image.png


cpu上加入了高速缓存这样做解决了处理器和内存的矛盾(一快一慢),但是引来的新的问题 - 缓存一致性


在多核cpu中,每个处理器都有各自的高速缓存(L1,L2,L3),而主内存确只有一个 。

CPU要读取一个数据时,首先从一级缓存中查找,如果没有找到再从二级缓存中查找,如果还是没有就从三级缓存或内存中查找,每个cpu有且只有一套自己的缓存。


如何保证多个处理器运算涉及到同一个内存区域时,多线程场景下会存在缓存一致性问题,那么运行时保证数据一致性?


image.png


在CPU层面,内存屏障提供了个充分必要条件

CPU中,每个CPU又有多级缓存【上图统一定义为高速缓存】,一般分为L1,L2,L3,因为这些缓存的出现,提高了数据访问性能,避免每次都向内存索取,但是弊端也很明显,不能实时的和内存发生信息交换,分在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同。


  • 硬件层的内存屏障分为两种:Load BarrierStore Barrier即读屏障和写屏障。【内存屏障是硬件层的】
为什么需要内存屏障

由于现代操作系统都是多处理器操作系统,每个处理器都会有自己的缓存,可能存再不同处理器缓存不一致的问题,而且由于操作系统可能存在重排序,导致读取到错误的数据,因此,操作系统提供了一些内存屏障以解决这种问题.

简单来说:

1.在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同,为了解决这个问题。

2.用volatile可以解决上面的问题,不同硬件对内存屏障的实现方式不一样。java屏蔽掉这些差异,通过jvm生成内存屏障的指令。对于读屏障:在指令前插入读屏障,可以让高速缓存中的数据失效,强制从主内存取。


内存屏障的作用
cpu执行指令可能是无序的,它有两个比较重要的作用

1.阻止屏障两侧指令重排序

2.强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存,让缓存中相应的数据失效。


volatile型变量

当我们声明某个变量为volatile修饰时,这个变量就有了线程可见性,volatile通过在读写操作前后添加内存屏障。

image.png


volatile型变量拥有如下特性

可见性,对于一个该变量的读,一定能看到读之前最后的写入。防止指令重排序,执行代码时,为了提高执行效率,会在不影响最后结果的前提下对指令进行重新排序,使用volatile可以防止,比如单例模式双重校验锁的创建中有使用到,如(https://www.jianshu.com/p/b30a4d568be4) 注意的是volatile不具有原子性,这里感谢大家的指正,


相关文章
|
1月前
|
缓存 Prometheus 监控
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
Elasticsearch集群JVM调优设置合适的堆内存大小
291 1
|
1月前
|
存储 Java 编译器
Java内存模型(JMM)深度解析####
本文深入探讨了Java内存模型(JMM)的工作原理,旨在帮助开发者理解多线程环境下并发编程的挑战与解决方案。通过剖析JVM如何管理线程间的数据可见性、原子性和有序性问题,本文将揭示synchronized关键字背后的机制,并介绍volatile关键字和final关键字在保证变量同步与不可变性方面的作用。同时,文章还将讨论现代Java并发工具类如java.util.concurrent包中的核心组件,以及它们如何简化高效并发程序的设计。无论你是初学者还是有经验的开发者,本文都将为你提供宝贵的见解,助你在Java并发编程领域更进一步。 ####
|
3天前
|
存储 Java 程序员
【JVM】——JVM运行机制、类加载机制、内存划分
JVM运行机制,堆栈,程序计数器,元数据区,JVM加载机制,双亲委派模型
|
3天前
|
算法 网络协议 Java
【JVM】——GC垃圾回收机制(图解通俗易懂)
GC垃圾回收,标识出垃圾(计数机制、可达性分析)内存释放机制(标记清除、复制算法、标记整理、分代回收)
|
23天前
|
存储 监控 算法
深入探索Java虚拟机(JVM)的内存管理机制
本文旨在为读者提供对Java虚拟机(JVM)内存管理机制的深入理解。通过详细解析JVM的内存结构、垃圾回收算法以及性能优化策略,本文不仅揭示了Java程序高效运行背后的原理,还为开发者提供了优化应用程序性能的实用技巧。不同于常规摘要仅概述文章大意,本文摘要将简要介绍JVM内存管理的关键点,为读者提供一个清晰的学习路线图。
|
1月前
|
Java
JVM内存参数
-Xmx[]:堆空间最大内存 -Xms[]:堆空间最小内存,一般设置成跟堆空间最大内存一样的 -Xmn[]:新生代的最大内存 -xx[use 垃圾回收器名称]:指定垃圾回收器 -xss:设置单个线程栈大小 一般设堆空间为最大可用物理地址的百分之80
|
1月前
|
Java
JVM运行时数据区(内存结构)
1)虚拟机栈:每次调用方法都会在虚拟机栈中产生一个栈帧,每个栈帧中都有方法的参数、局部变量、方法出口等信息,方法执行完毕后释放栈帧 (2)本地方法栈:为native修饰的本地方法提供的空间,在HotSpot中与虚拟机合二为一 (3)程序计数器:保存指令执行的地址,方便线程切回后能继续执行代码
22 3
|
1月前
|
存储 缓存 监控
Elasticsearch集群JVM调优堆外内存
Elasticsearch集群JVM调优堆外内存
50 1
|
1月前
|
Arthas 监控 Java
JVM进阶调优系列(9)大厂面试官:内存溢出几种?能否现场演示一下?| 面试就那点事
本文介绍了JVM内存溢出(OOM)的四种类型:堆内存、栈内存、元数据区和直接内存溢出。每种类型通过示例代码演示了如何触发OOM,并分析了其原因。文章还提供了如何使用JVM命令工具(如jmap、jhat、GCeasy、Arthas等)分析和定位内存溢出问题的方法。最后,强调了合理设置JVM参数和及时回收内存的重要性。
|
1月前
|
Java Linux Windows
JVM内存
首先JVM内存限制于实际的最大物理内存,假设物理内存无限大的话,JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制,这个限制一般是2GB-3GB(一般来说Windows系统下为1.5G-2G,Linux系统下为2G-3G),而64bit以上的处理器就不会有限制。
22 1