java程序员必须知道的内存知识-应用层

1.volatile

可见性，使用volatile修饰的变量可以立刻被其它线程读取到，经常会被用到多线程同步的关键变量上，像aqs的state。

因为CPU在访问主存需要大约十几个时钟周期，为了提高cpu的效率便有了高速缓存，当数据被加载到高速缓存时，其它核并不能第一时间看到。
内存屏障，最常见的就是双检锁了，我们简单的new对象在虚拟机内部其实需要很多操作，虚拟机为了提高性能，会对我们代码进行重排，使用volatile可以保证变量在被编译时的顺序性。

volatile、synchronized、final都会影响虚拟机的指令重排，会通过指令集中的loadload、storestore、loadstore、storeload四个内存屏障实现。
总结来说，volatile的作用有3个，编译重排（虚拟机优化重排）、指令重排（cpu指令重排）、内存重排（高速缓存脏读）

2.缓存行

缓存行是为了解决cpu访问主存时间长的问题，之前文章有过介绍。
https://segmentfault.com/a/11...
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缓存行友好

因为缓存行会存储多份数据，所以有了缓存行一致性协议，但一致性协议有一定成本，如果缓存行被共享，又频繁修改，会导致性能下降。
解决办法也很简单，就是让一个缓存行只有一条数据，保证数据独享。
java8提供了jdk.internal.vm.annotation.Contended注解，在类上加注解后，虚拟机会自动做缓存行填充。

缓存行抖动

因为缓存行大小有限，所以缓存行只能缓存部分数据，因为缓存行采用映射的方式选择缓存的数据，如下图，如果ABCD四个数据都映射到上面的一个行里，当我们要访问A时，要把A加载进来，这时我们要访问B，要把缓存行清空，再加载B，这时如果还需要访问A，又得把B清掉，加载A，这就是缓存行抖动。

这是一个常见的例子，数组x和数组y同时映射到一个缓存行，当访问x[i]时，要加载x到缓存行，访问y[i]时又需要把y加载到缓存行，常见的解决办法也比较简单，就是扩充数组大小，让x和y无法映射到一个缓存行。

3.内存池

堆内存由jvm替我们申请和回收，但是垃圾回收也是我们系统的瓶颈之一，所以有些时候为了提高性能或者其他原因，我们也会使用堆外内存，例如netty，netty的堆外内存池使用的就是类似slab的机制实现的，如果有兴趣可以看看源码，这里就不细说了。

4.java引用

强引用

强引用就是我们平时使用的Object a = new Object()。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器就不会回收这个new Object()

软引用

如果一个对象只有软引用，在内存充足时垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收软引用应用的对象。
软引用的回收会根据上次gc剩余内存，软引用上次访问的时间动态调整，就是上次访问的时间越久，上次gc剩余内存越少，越容易被回收。

弱引用

如果一个对象只有弱引用，只要触发gc就会被回收（包括年轻代gc）。

虚引用

虚引用的get方***直接返回null，虚引用的作用主要是对象在被回收时可以通过虚引用通知到程序，对象被回收了。