内存池的实现原理java?
内存池是一种用于管理和分配内存的机制,它可以提高内存分配和释放的效率,减少内存碎片化。在Java中,内存池的实现原理如下:
1. 预先分配内存块:内存池在启动时会预先分配一定数量的内存块,并将它们保存在一个数据结构中,如链表、数组等。
2. 内存块的分配和释放:当需要分配内存时,内存池会从预先分配的内存块中选择一个合适的块来分配,通常采用首次适应或最佳适应算法。当内存块不再使用时,它将被标记为空闲状态,并返回到内存池中供下次分配使用。
3. 内存块的复用:内存池会尽量重复使用已分配的内存块,而不是频繁地向操作系统申请新的内存。这可以减少内存分配和释放的开销,提高程序的性能。
4. 内存块的管理:内存池还会对内存块进行管理,包括记录内存块的分配情况、大小等信息,以便于高效地分配和释放内存。
通过使用内存池,Java程序可以减少频繁的内存分配和释放操作,提高内存的利用率和性能。在实际应用中,可以使用Java的内存池框架,如Apache Commons Pool或Google Guava的对象池,来方便地实现内存池功能。
栈内存组成方法?
JVM(二) 栈内存结构
栈内存是描述java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、返回出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。栈帧(Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构,同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、方法返回值和异常分派(Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创建,随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异常)都算作方法结束
Java内存模型的核心问题就是如何解决一致性问题?
java内存模型其实是跟计算机硬件发展息息相关的,CPU的运算能力相比较于硬盘,内存的存取能力是相当高的,就好比我(CPU)分明能一分钟从1加到100,你(内存)却只能给到我1到10,内存的存取大大的限制了CPU的运算,所以就在内存和CPU中间加了高速缓存,用于CPU的快速计算,如下图:
JAVA内存模型也采用了相似的结构,线程与CPU交互的时候,为了快速的进行运算,线程本地会开辟一份内存用于数据存储,然后快速的与CPU进行交互,CPU的运算数据也通过线程推送到内存中,如下图:
现在问题来了,从CPU到主内存需要经过线程的本地内存,在多线程的环境下,如果CPU运算数据不能及时的推到主内存中,就引发了线程安全问题,比如java中的经典案例i=0;i++;这么一个简单地语句,如果线程1将i变为1之后还没来得及写到主内存中,线程2也是用i=0这个数据去运算,那么原本i++两次之后应该得到2,现在却只能输出1;
由此可见java内存模型是模拟计算机硬件设计的,主要的作用其实还是用来提升整个系统的运算能力,但却由此产生了多线程的线程安全问题,线程安全的主要问题是原子性,可见性,有序性问题;
怎么解决线程安全的问题呢?
1,资源不共享:比如TheadLocal,数据直接放在线程的本地内存中,每个线程有一份自己的数据,不存在安全问题
2,资源共享但是加锁:比如synchronize,reentrantLock等,将共享资源进行加锁,只有在保证线程处理完成或者中断的时候,才会让别的线程继续处理这份数据;
3,资源共享但是无锁:比如AtomicBoolean,AtomicInteger等主要是使用CAS保证数据的原子性操作,使用volatile保证数据的可见性来保证数据安全;
本文提到的东西比较浅显易懂,更多深入的,精彩的java方面的技术分享正在路上,需要的朋友敬请关注。。。