JVM及JMM内存模型
JVM内存模型
栈（方法栈）
栈区也叫方法栈，它的线程是私有的，生命周期与线程相同。
每个方法执行都会创建一个栈帧，用于存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法从调用完成到执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈过程。通俗来说，调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈。
栈帧中的局部变量表，存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用类型（只引动对象句柄，不是对象本身）。局部变量所需的内存空间在编译时已完成分配。当进入一个方法时，这个方法在帧中分配多大的局部变量内存空间是完全确定的。在运行期间不会改变局部变量表的大小。
会出现的异常情况有两种：
- 如果线程请求的栈的深度，大于虚拟机所允许的深度，将会抛出*Error错误。
- 虚拟机栈动态扩展，当扩展无法申请到足够的内存空间时，抛出OutOfMemoneyError错误。
本地方法栈
本地方法栈与栈类似，也是用来保存线程执行方法时的信息，不同的是，执行 Java 方法使用栈，而执行 native 方法使用本地方法栈（Navtive 方法是 Java 通过 JNI 直接调用本地 C/C++ 库，可以认为是 Native 方法相当于 C/C++ 暴露给 Java 的一个接口，Java 通过调用这个接口从而调用到 C/C++ 方法。）
堆
堆是 JVM 管理的内存中最大的一块，堆被所有线程共享，目的是为了存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配（什么是对象数据：排除法，排除基本类型以及引用类型以外的数据都放在堆空间中）。
堆区是gc的主要区域，根据对象存活周期不同，JVM把堆内存进行分代管理，通常情况下分为两个区域年轻代和老年代。（更细一点年轻代又分为Eden区存放新创建对象，From survivor和 To survivor保存gc后幸存下来的对象，默认情况下格子占比8:1:1）
当堆内存不足时，会抛出异常：OutOfMemoneyError
在JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace），元空间与永久代上类似，都是方法区的实现，他们最大区别是：元空间并不在JVM中，而是使用本地内存。
元空间有注意有两个参数：
- MetaspaceSize ：初始化元空间大小，控制发生GC阈值
- MaxMetaspaceSize ： 限制元空间大小上限，防止异常占用过多物理内存
方法区
方法去也是被线程共享区，用于存放被虚拟机加载的类，常量，静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
垃圾回收很少光顾方法区，不过也有需要回收的，主要针对常量池回收和类型卸载。常量池用于存放编译后生产的各种字节码和符号引用，常量池具有一定的动态性，里面可以存放编译期生产的常量，运行期间常量也可以加入常量池。
程序计数器
程序计数器是一个线程私有的较小的内存空间，用于存储所属线程所执行的字节码和行号指示器（所执行字节码的位置）；字节码解释器工作时，通过改变程序计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令（分支、循环、跳准、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖程序计数器来完成）。
在多线程中，就会存在线程上下文切换（CPU 时间片）执行，为了线程切换后能恢复正确的执行位置，所以需要从程序计数器中获取该线程需要执行的字节码的偏移地址（简单来说，可以先理解为执行的代码行号）。程序计数器为执行 Java 方法服务，执行 native 方法时，程序计数器为空。
JMM内存模型
JMM是Java内存模型，不同于JVM内存模型。JMM主要是定义程序中变量的访问规则（如上图）。所有共享变量都存储在主内存*享。每个线程有自己的工作内存，工作内存中保存的主要是主内存中变量的副本，线程对变量的读写只能在自己的工作内存中进行，而不能读写主内存中的变量。
在多线程进行数据交互时，例如线程A给一个共享变量赋值后，由线程B来进行读取这个值，A修改完变量是在自己的工作内存中进行的，B是不可见的，只有A从工作内存回主内存，B在从主内存读取到自己的工作区才能进行进步一操作。由于指令重拍的存在，这个写/读的顺序可能会被打乱。因此JMM需要提供原子性、有序性、可见性的保证。
JMM保证
原子性
JMM保证除了对基本数据类型（long,double）外的读写操作是原子的。另外关键字synchronized也提供来原子性保证。synchronized的原子性保证是通过java的两个高级字节码指令 monitorenter 和 monitorexit 来保证的。
可见性
JMM的可见性保证，一个是通过synchronized，另一个是通过volatile。volatile强制变量赋值会同步刷新回主内存，强制变量的读取会从主内存重新加载，保证不同线程总能看到该变量的最新值。
有序性
对有序性的保证，主要通过volatile和happens-before原则。volatile的另一个作用就是阻止指令重排。这样可以保证变量读写时的顺序性。
happens-before 原则包括一系列规则，如：
- 程序顺序原则，即一个线程内必须保证语义串行性；
- 锁规则，即对同一个锁的解锁一定发生在再次加锁之前；
- happens-before 原则的传递性、线程启动、中断、终止规则等。