java 共享缓存进程间 java进程间共享内存

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mob6454cc6a01b7 2023-09-01 10:53:41

1.进程与线程区别

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区域	用途	说明
程序计数器	线程执行时的行号指示器	1.记录下一次要执行的字节码指令地址 2.唯一一个不存在内存溢出区域 3.线程私有 4.执行Native方法时，计数器值为空(undefined)
虚拟机栈	存放对象引用，局部变量表，方法出口等信息	1.线程私有 2.存入`StackOverflowError`和`OutOfmemoryError`异常
本地方法栈	虚拟机执行native方法用到的区域	1.线程私有 2.存入`StackOverflowError`和`OutOfmemoryError`异常
堆	主要用于创建实例对象区域，垃圾回收主要区域	1.线程共有 2.会抛出`OutOfmemoryError`
方法区	存放类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码	1.包含运行时常量池 2.线程共有 3.会抛出`OutOfmemoryError`
直接内存	直接操作native函数库的内存，其引用存放在jav堆中的`DirectByteBuffer`对象中	1.会抛出`OutOfmemoryError`

内存模型概念
我们都知道在同一进程中的子线程间是完全隔离的，互不影响，那么在多个线程间如何进行通信，即线程间数据如何共享，在命令式编程中线程间通信机制有两种:共享内存和消息传递

共享内存: 即线程间存在公共状态，假设存在两条线程，线程A和线程B，线程A将数据写入公共状态中，线程B从公共状态中获取线程A写入的数据，通过写-读公共状态数据从而达到隐式通信
消息传递: 多条线程间没有公共状态，必须通过发送消息来显式进行通信

java并发中采用的是共享内存模型，线程间通信都是隐式进行的，对程序员完全透明。

Java内存模型结构
Java线程间通信由Java内存模型(JMM)控制，JMM是一抽象概念，决定一个线程对共享变量的写入何时对另一线程可见。Jmm定义了线程与主内存间的抽象关系如下：

私有信息、基本数据类型直接分配至工作内存中，引用数据类型地址存放在工作内存中，对象存放至堆内存中

java内存区域与java内存模型区别与联系
1) java内存区域: 从物理上对java内存进行划分，分为堆、栈、方法区，java内存区域解决了不同类型数据存储问题
2) java内存模型: 从概念上对java内存进行划分，分为主内存、本地内存，jmm解决了不同线程间数据通信问题

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由于cpu处理速度非常快，而内存速度与cpu速度相关巨大，为了不影响内存运行的拖累，因此设计者们在cpu与内存间增加缓存，数据处理步骤如下:

总线加锁:一次只允许一个cpu使用数据，减低了cpu的吞吐量
缓存一致性协议(MESI):当cpu在缓存中操作数据时，会将数据读取至寄存器中，并进行修改更新内存数据，同时将消息线(cacheLine) 置无效，其它cpu要操作该数据时，当读到该数据的cacheLine无效时，直接到内存中读取该数据，从而保证了数据一致性问题