JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu) VS Java內(nèi)存模型 VS Java對象模型
Java作為一種面向?qū)ο蟮?，跨平臺語言，其對象、內(nèi)存等一直是比較難的知識點。而且很多概念的名稱看起來又那么相似，很多人會傻傻分不清楚。比如本文我們要討論的JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)、Java內(nèi)存模型和Java對象模型，這就是三個截然不同的概念，但是很多人容易弄混。
可以這樣說，很多高級開發(fā)甚至都搞不不清楚JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)、Java內(nèi)存模型和Java對象模型這三者的概念及其間的區(qū)別。甚至我見過有些面試官自己也搞的不是太清楚。不信的話，你去網(wǎng)上搜索Java內(nèi)存模型，還會有很多文章的內(nèi)容其實介紹的是JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)。
首先，這三個概念是完全不同的三個概念。本文主要對這三個概念加以區(qū)分以及簡單介紹。其中每一個知識點都可以單獨寫一篇文章，本文并不會深入介紹，感興趣的朋友可以加入我的知識星球和球友們共同學(xué)習(xí)。
JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)
我們都知道，Java代碼是要運行在虛擬機上的，而虛擬機在執(zhí)行Java程序的過程中會把所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域都有各自的用途。
其中有些區(qū)域隨著虛擬機進程的啟動而存在，而有些區(qū)域則依賴用戶線程的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。在《Java虛擬機規(guī)范（Java SE 8）》中描述了JVM運行時內(nèi)存區(qū)域結(jié)構(gòu)如下：
各個區(qū)域的功能不是本文重點，就不在這里詳細介紹了。這里簡單提幾個需要特別注意的點：
1、以上是Java虛擬機規(guī)范，不同的虛擬機實現(xiàn)會各有不同，但是一般會遵守規(guī)范。
2、規(guī)范中定義的方法區(qū)，只是一種概念上的區(qū)域，并說明了其應(yīng)該具有什么功能。但是并沒有規(guī)定這個區(qū)域到底應(yīng)該處于何處。所以，對于不同的虛擬機實現(xiàn)來說，是有一定的自由度的。
3、不同版本的方法區(qū)所處位置不同，上圖中劃分的是邏輯區(qū)域，并不是絕對意義上的物理區(qū)域。因為某些版本的JDK中方法區(qū)其實是在堆中實現(xiàn)的。
4、運行時常量池用于存放編譯期生成的各種字面量和符號應(yīng)用。但是，Java語言并不要求常量只有在編譯期才能產(chǎn)生。比如在運行期，String.intern也會把新的常量放入池中。
5、除了以上介紹的JVM運行時內(nèi)存外，還有一塊內(nèi)存區(qū)域可供使用，那就是直接內(nèi)存。Java虛擬機規(guī)范并沒有定義這塊內(nèi)存區(qū)域，所以他并不由JVM管理，是利用本地方法庫直接在堆外申請的內(nèi)存區(qū)域。
6、堆和棧的數(shù)據(jù)劃分也不是絕對的，如HotSpot的JIT會針對對象分配做相應(yīng)的優(yōu)化。
如上，做個總結(jié)，JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，由Java虛擬機規(guī)范定義。描述的是Java程序執(zhí)行過程中，由JVM管理的不同數(shù)據(jù)區(qū)域。各個區(qū)域有其特定的功能。
Java內(nèi)存模型
Java內(nèi)存模型看上去和Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)（JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)）差不多，很多人會誤以為兩者是一回事兒，這也就導(dǎo)致面試過程中經(jīng)常答非所為。
在前面的關(guān)于JVM的內(nèi)存結(jié)構(gòu)的圖中，我們可以看到，其中Java堆和方法區(qū)的區(qū)域是多個線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)域。也就是說，多個線程可能可以操作保存在堆或者方法區(qū)中的同一個數(shù)據(jù)。這也就是我們常說的“Java的線程間通過共享內(nèi)存進行通信”。
Java內(nèi)存模型是根據(jù)英文Java Memory Model（JMM）翻譯過來的。其實JMM并不像JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)一樣是真實存在的。他只是一個抽象的概念。JSR-133: Java Memory Model and Thread Specification 中描述了，JMM是和多線程相關(guān)的，他描述了一組規(guī)則或規(guī)范，這個規(guī)范定義了一個線程對共享變量的寫入時對另一個線程是可見的。
那么，簡單總結(jié)下，Java的多線程之間是通過共享內(nèi)存進行通信的，而由于采用共享內(nèi)存進行通信，在通信過程中會存在一系列如可見性、原子性、順序性等問題，而JMM就是圍繞著多線程通信以及與其相關(guān)的一系列特性而建立的模型。JMM定義了一些語法集，這些語法集映射到Java語言中就是volatile、synchronized等關(guān)鍵字。
在JMM中，我們把多個線程間通信的共享內(nèi)存稱之為主內(nèi)存，而在并發(fā)編程中多個線程都維護了一個自己的本地內(nèi)存（這是個抽象概念），其中保存的數(shù)據(jù)是主內(nèi)存中的數(shù)據(jù)拷貝。而JMM主要是控制本地內(nèi)存和主內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交互的。
在Java中，JMM是一個非常重要的概念，正是由于有了JMM，Java的并發(fā)編程才能避免很多問題。這里就不對Java內(nèi)存模型做更加詳細的介紹了，想了解更多的朋友可以參考《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》。
Java對象模型
Java是一種面向?qū)ο蟮恼Z言，而Java對象在JVM中的存儲也是有一定的結(jié)構(gòu)的。而這個關(guān)于Java對象自身的存儲模型稱之為Java對象模型。
HotSpot虛擬機中，設(shè)計了一個OOP-Klass Model。OOP（Ordinary Object Pointer）指的是普通對象指針，而Klass用來描述對象實例的具體類型。
每一個Java類，在被JVM加載的時候，JVM會給這個類創(chuàng)建一個instanceKlass，保存在方法區(qū)，用來在JVM層表示該Java類。當(dāng)我們在Java代碼中，使用new創(chuàng)建一個對象的時候，JVM會創(chuàng)建一個instanceOopDesc對象，這個對象中包含了對象頭以及實例數(shù)據(jù)。
這就是一個簡單的Java對象的OOP-Klass模型，即Java對象模型。
總結(jié)
我們再來區(qū)分下JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)、 Java內(nèi)存模型 以及 Java對象模型 三個概念。
JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)，和Java虛擬機的運行時區(qū)域有關(guān)。
Java內(nèi)存模型，和Java的并發(fā)編程有關(guān)。
Java對象模型，和Java對象在虛擬機中的表現(xiàn)形式有關(guān)。
關(guān)于這三部分內(nèi)容，本文并未分別展開，因為涉及到的知識點實在太多，如果讀者感興趣，可以自行學(xué)習(xí)。后面也會發(fā)文介紹這些內(nèi)容，敬請期待。
***，這三個概念非常重要，一定要嚴格區(qū)分開，千萬不要在面試中出現(xiàn)答非所為的情況。
【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號Hollis(ID：hollischuang)】
