java程序員必須知道的內存知識-應用層

前幾篇文章分別從硬件、操做系統、虛擬機介紹了他們與內存之間的關係，咱們理解了內存底層的邏輯在應用時就會有事半功倍的效果，這篇文章主要介紹幾個使用方面的知識點

1.volatile

可見性，使用volatile修飾的變量能夠馬上被其它線程讀取到，常常會被用到多線程同步的關鍵變量上，像aqs的state。

由於CPU在訪問主存須要大約十幾個時鐘週期，爲了提升cpu的效率便有了高速緩存，當數據被加載到高速緩存時，其它核並不能第一時間看到。
內存屏障，最多見的就是雙檢鎖了，咱們簡單的new對象在虛擬機內部其實須要不少操做，虛擬機爲了提升性能，會對咱們代碼進行重排，使用volatile能夠保證變量在被編譯時的順序性。

volatile、synchronized、final都會影響虛擬機的指令重排，會經過指令集中的loadload、storestore、loadstore、storeload四個內存屏障實現。
總結來講，volatile的做用有3個，編譯重排（虛擬機優化重排）、指令重排（cpu指令重排）、內存重排（高速緩存髒讀）

2.緩存行

緩存行是爲了解決cpu訪問主存時間長的問題，以前文章有過介紹。
https://segmentfault.com/a/11...
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緩存行友好

由於緩存行會存儲多份數據，因此有了緩存行一致性協議，但一致性協議有必定成本，若是緩存行被共享，又頻繁修改，會致使性能降低。
解決辦法也很簡單，就是讓一個緩存行只有一條數據，保證數據獨享。
java8提供了jdk.internal.vm.annotation.Contended註解，在類上加註解後，虛擬機會自動作緩存行填充。

緩存行抖動

由於緩存行大小有限，因此緩存行只能緩存部分數據，由於緩存行採用映射的方式選擇緩存的數據，以下圖，若是ABCD四個數據都映射到上面的一個行裏，當咱們要訪問A時，要把A加載進來，這時咱們要訪問B，要把緩存行清空，再加載B，這時若是還須要訪問A，又得把B清掉，加載A，這就是緩存行抖動。

這是一個常見的例子，數組x和數組y同時映射到一個緩存行，當訪問x[i]時，要加載x到緩存行，訪問y[i]時又須要把y加載到緩存行，常見的解決辦法也比較簡單，就是擴充數組大小，讓x和y沒法映射到一個緩存行。

3.內存池

堆內存由jvm替咱們申請和回收，可是垃圾回收也是咱們系統的瓶頸之一，因此有些時候爲了提升性能或者其餘緣由，咱們也會使用堆外內存，例如netty，netty的堆外內存池使用的就是相似slab的機制實現的，若是有興趣能夠看看源碼，這裏就不細說了。

4.java引用

強引用

強引用就是咱們平時使用的Object a = new Object()。若是一個對象具備強引用，那垃圾回收器就不會回收這個new Object()

軟引用

若是一個對象只有軟引用，在內存充足時垃圾回收器就不會回收它；若是內存空間不足了，就會回收軟引用應用的對象。
軟引用的回收會根據上次gc剩餘內存，軟引用上次訪問的時間動態調整，就是上次訪問的時間越久，上次gc剩餘內存越少，越容易被回收。

弱引用

若是一個對象只有弱引用，只要觸發gc就會被回收（包括年輕代gc）。

虛引用

虛引用的get方法會直接返回null，虛引用的做用主要是對象在被回收時能夠經過虛引用通知到程序，對象被回收了。