該章節(jié)討論java變量，主要分為基本（數(shù)據(jù)）類型和引用類型，以及變量在內(nèi)存堆棧中的存儲(chǔ)。
基本類型：
布爾型：boolean(1)； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?整型：byte(8),short(16),int(32),long(64)； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?字符型：char(16)； ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 浮點(diǎn)型：float(32),double(64)。
因?yàn)閖ava是使用虛擬機(jī)的跨平臺(tái)語言，所以java的這幾個(gè)類型的長(zhǎng)度是不會(huì)隨著使用系統(tǒng)的不同而發(fā)生位數(shù)的變化的（這點(diǎn)不同于C++） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?基本類型是可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換的包括：自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換和強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。
強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：當(dāng)?shù)途鹊臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高精度的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)值不會(huì)丟失，反之會(huì)影響數(shù)據(jù)精度
引用類型：類，接口，數(shù)組（null也可作為一個(gè)類型）；
數(shù)組類型： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?定義數(shù)組：type[] arrayName;或者 type arrayName[]; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 初始化數(shù)組： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?靜態(tài)初始化：arrayName = new type[]{element1,element2,element3...}; 如：int[] a = {5,6,7,8}; ? ? ? ? ? ? ? 動(dòng)態(tài)初始化：arrayName = new type[length];如：int a = new int[5]; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數(shù)組在內(nèi)存中是占用連續(xù)的內(nèi)存空間，所以數(shù)組的運(yùn)行效率比較高優(yōu)于集合。數(shù)組的引用變量是存放在棧內(nèi)存中，引用的實(shí)際數(shù)組存放在堆內(nèi)存中。數(shù)組變量引用的是數(shù)組在堆內(nèi)存中的首地址，當(dāng)使用具體下標(biāo)查找某個(gè)數(shù)組時(shí)指向的是該對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的引用地址。
String類:首先String是不可變的，一旦生成值就不可以再改變，可以另外生成一個(gè)新的String，改變引用，但是不會(huì)改變之前生成的String。如下:部分String源碼
public final class String implement java.io.Seriallizable,Comparable<String>,CharSequence{ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?private final char value[]; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?private final int offset; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? private final int count; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?private int hash; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }
從代碼中可以看出來，String類其實(shí)是對(duì)字符數(shù)組的封裝，value是封裝的數(shù)組，offset是這個(gè)value數(shù)組的初始位置,count是數(shù)組所占字符的個(gè)數(shù)。從代碼中可以看出來，所提供的這幾個(gè)變量全都是private的，并且由final修飾（當(dāng)然這些也是引用，是可以通過反射修改的）。實(shí)際的String內(nèi)存存儲(chǔ)情況為
關(guān)于String str0 = "hello";String str1 = "hello";和String str2 = new String("hello");String str3 = new String("hello");"hello"是在編譯器就確定的存放在常量池中，str0和str1指向的是常量池中的同一個(gè)對(duì)象，而str2和str3指向的是對(duì)象，存放在堆內(nèi)存中是不同的對(duì)象。
關(guān)于String str1 = "ab"+"cd"+"ef"; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 與 ? ?StringBuffer str2 =new StringBuffer();str2.append(cd);str2.append("ef") ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 創(chuàng)建的字符個(gè)數(shù)：在str1中首先肯定生成了"ab","cd","ef",三個(gè)變量，然后又生成了"abcd"中間變量，最后生成了"abcdef"變量，也就是生成了五個(gè)String變量。而str2始終一直是只有一個(gè)StringBuffer變量。所以效率之間的比較也就一目了然。
詳細(xì)內(nèi)存分析：
Java內(nèi)存模型把Java虛擬機(jī)內(nèi)部劃分為線程棧和堆。這張圖演示了Java內(nèi)存模型的邏輯視圖。
每一個(gè)運(yùn)行在Java虛擬機(jī)里的線程都擁有自己的線程棧。這個(gè)線程棧包含了這個(gè)線程調(diào)用的方法當(dāng)前執(zhí)行點(diǎn)相關(guān)的信息。一個(gè)線程僅能訪問自己的線程棧。一個(gè)線程創(chuàng)建的本地變量對(duì)其它線程不可見，僅自己可見。即使兩個(gè)線程執(zhí)行同樣的代碼，這兩個(gè)線程任然在在自己的線程棧中的代碼來創(chuàng)建本地變量。因此，每個(gè)線程擁有每個(gè)本地變量的獨(dú)有版本。
所有原始類型的本地變量都存放在線程棧上，因此對(duì)其它線程不可見。一個(gè)線程可能向另一個(gè)線程傳遞一個(gè)原始類型變量的拷貝，但是它不能共享這個(gè)原始類型變量自身。
堆上包含在Java程序中創(chuàng)建的所有對(duì)象，無論是哪一個(gè)對(duì)象創(chuàng)建的。這包括原始類型的對(duì)象版本。如果一個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建然后賦值給一個(gè)局部變量，或者用來作為另一個(gè)對(duì)象的成員變量，這個(gè)對(duì)象任然是存放在堆上。下面這張圖演示了調(diào)用棧和本地變量存放在線程棧上，對(duì)象存放在堆上。
一個(gè)本地變量可能是原始類型，在這種情況下，它總是“呆在”線程棧上。
一個(gè)本地變量也可能是指向一個(gè)對(duì)象的一個(gè)引用。在這種情況下，引用（這個(gè)本地變量）存放在線程棧上，但是對(duì)象本身存放在堆上。
一個(gè)對(duì)象可能包含方法，這些方法可能包含本地變量。這些本地變量任然存放在線程棧上，即使這些方法所屬的對(duì)象存放在堆上。
一個(gè)對(duì)象的成員變量可能隨著這個(gè)對(duì)象自身存放在堆上。不管這個(gè)成員變量是原始類型還是引用類型。
靜態(tài)成員變量跟隨著類定義一起也存放在堆上。
存放在堆上的對(duì)象可以被所有持有對(duì)這個(gè)對(duì)象引用的線程訪問。當(dāng)一個(gè)線程可以訪問一個(gè)對(duì)象時(shí)，它也可以訪問這個(gè)對(duì)象的成員變量。如果兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用同一個(gè)對(duì)象上的同一個(gè)方法，它們將會(huì)都訪問這個(gè)對(duì)象的成員變量，但是每一個(gè)線程都擁有這個(gè)本地變量的私有拷貝。
下圖演示了上面提到的點(diǎn)：
兩個(gè)線程擁有一些列的本地變量。其中一個(gè)本地變量（Local Variable 2）執(zhí)行堆上的一個(gè)共享對(duì)象（Object 3）。這兩個(gè)線程分別擁有同一個(gè)對(duì)象的不同引用。這些引用都是本地變量，因此存放在各自線程的線程棧上。這兩個(gè)不同的引用指向堆上同一個(gè)對(duì)象。
注意，這個(gè)共享對(duì)象（Object 3）持有Object2和Object4一個(gè)引用作為其成員變量（如圖中Object3指向Object2和Object4的箭頭）。通過在Object3中這些成員變量引用，這兩個(gè)線程就可以訪問Object2和Object4。
這張圖也展示了指向堆上兩個(gè)不同對(duì)象的一個(gè)本地變量。在這種情況下，指向兩個(gè)不同對(duì)象的引用不是同一個(gè)對(duì)象。理論上，兩個(gè)線程都可以訪問Object1和Object5，如果兩個(gè)線程都擁有兩個(gè)對(duì)象的引用。但是在上圖中，每一個(gè)線程僅有一個(gè)引用指向兩個(gè)對(duì)象其中之一。
public class MyRunnable implements Runnable() {? ? public void run() {
methodOne();
}? ? public void methodOne() {? ? ? ? int localVariable1 = 45;
MySharedObject localVariable2 =
MySharedObject.sharedInstance;? ? ? ? //... do more with local variables.
methodTwo();
}? ? public void methodTwo() {
Integer localVariable1 = new Integer(99);? ? ? ? //... do more with local variable.
}}
public class MySharedObject {? ? //static variable pointing to instance of MySharedObject
public static final MySharedObject sharedInstance =? ? ? ? new MySharedObject();? ? //member variables pointing to two objects on the heap
public Integer object2 = new Integer(22);? ? public Integer object4 = new Integer(44);? ? public long member1 = 12345;? ? public long member1 = 67890;
}
如果兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行run()方法，就會(huì)出現(xiàn)上圖所示的情景。run()方法調(diào)用methodOne()方法，methodOne()調(diào)用methodTwo()方法。
methodOne()聲明了一個(gè)原始類型的本地變量和一個(gè)引用類型的本地變量。
每個(gè)線程執(zhí)行methodOne()都會(huì)在它們對(duì)應(yīng)的線程棧上創(chuàng)建localVariable1和localVariable2的私有拷貝。localVariable1變量彼此完全獨(dú)立，僅“生活”在每個(gè)線程的線程棧上。一個(gè)線程看不到另一個(gè)線程對(duì)它的localVariable1私有拷貝做出的修改。
每個(gè)線程執(zhí)行methodOne()時(shí)也將會(huì)創(chuàng)建它們各自的localVariable2拷貝。然而，兩個(gè)localVariable2的不同拷貝都指向堆上的同一個(gè)對(duì)象。代碼中通過一個(gè)靜態(tài)變量設(shè)置localVariable2指向一個(gè)對(duì)象引用。僅存在一個(gè)靜態(tài)變量的一份拷貝，這份拷貝存放在堆上。因此，localVariable2的兩份拷貝都指向由MySharedObject指向的靜態(tài)變量的同一個(gè)實(shí)例。MySharedObject實(shí)例也存放在堆上。它對(duì)應(yīng)于上圖中的Object3。
注意，MySharedObject類也包含兩個(gè)成員變量。這些成員變量隨著這個(gè)對(duì)象存放在堆上。這兩個(gè)成員變量指向另外兩個(gè)Integer對(duì)象。這些Integer對(duì)象對(duì)應(yīng)于上圖中的Object2和Object4.
注意，methodTwo()創(chuàng)建一個(gè)名為localVariable的本地變量。這個(gè)成員變量是一個(gè)指向一個(gè)Integer對(duì)象的對(duì)象引用。這個(gè)方法設(shè)置localVariable1引用指向一個(gè)新的Integer實(shí)例。在執(zhí)行methodTwo方法時(shí)，localVariable1引用將會(huì)在每個(gè)線程中存放一份拷貝。這兩個(gè)Integer對(duì)象實(shí)例化將會(huì)被存儲(chǔ)堆上，但是每次執(zhí)行這個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的Integer對(duì)象，兩個(gè)線程執(zhí)行這個(gè)方法將會(huì)創(chuàng)建兩個(gè)不同的Integer實(shí)例。methodTwo方法創(chuàng)建的Integer對(duì)象對(duì)應(yīng)于上圖中的Object1和Object5。
還有一點(diǎn)，MySharedObject類中的兩個(gè)long類型的成員變量是原始類型的。因?yàn)椋@些變量是成員變量，所以它們?nèi)稳浑S著該對(duì)象存放在堆上，僅有本地變量存放在線程棧上。
硬件內(nèi)存架構(gòu)
現(xiàn)代硬件內(nèi)存模型與Java內(nèi)存模型有一些不同。理解內(nèi)存模型架構(gòu)以及Java內(nèi)存模型如何與它協(xié)同工作也是非常重要的。這部分描述了通用的硬件內(nèi)存架構(gòu)，下面的部分將會(huì)描述Java內(nèi)存是如何與它“聯(lián)手”工作的。
下面是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)的簡(jiǎn)單圖示：
一個(gè)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通常由兩個(gè)或者多個(gè)CPU。其中一些CPU還有多核。從這一點(diǎn)可以看出，在一個(gè)有兩個(gè)或者多個(gè)CPU的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程是可能的。每個(gè)CPU在某一時(shí)刻運(yùn)行一個(gè)線程是沒有問題的。這意味著，如果你的Java程序是多線程的，在你的Java程序中每個(gè)CPU上一個(gè)線程可能同時(shí)（并發(fā)）執(zhí)行。
每個(gè)CPU都包含一系列的寄存器，它們是CPU內(nèi)內(nèi)存的基礎(chǔ)。CPU在寄存器上執(zhí)行操作的速度遠(yuǎn)大于在主存上執(zhí)行的速度。這是因?yàn)镃PU訪問寄存器的速度遠(yuǎn)大于主存。
每個(gè)CPU可能還有一個(gè)CPU緩存層。實(shí)際上，絕大多數(shù)的現(xiàn)代CPU都有一定大小的緩存層。CPU訪問緩存層的速度快于訪問主存的速度，但通常比訪問內(nèi)部寄存器的速度還要慢一點(diǎn)。一些CPU還有多層緩存，但這些對(duì)理解Java內(nèi)存模型如何和內(nèi)存交互不是那么重要。只要知道CPU中可以有一個(gè)緩存層就可以了。
一個(gè)計(jì)算機(jī)還包含一個(gè)主存。所有的CPU都可以訪問主存。主存通常比CPU中的緩存大得多。
通常情況下，當(dāng)一個(gè)CPU需要讀取主存時(shí)，它會(huì)將主存的部分讀到CPU緩存中。它甚至可能將緩存中的部分內(nèi)容讀到它的內(nèi)部寄存器中，然后在寄存器中執(zhí)行操作。當(dāng)CPU需要將結(jié)果寫回到主存中去時(shí)，它會(huì)將內(nèi)部寄存器的值刷新到緩存中，然后在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)將值刷新回主存。
當(dāng)CPU需要在緩存層存放一些東西的時(shí)候，存放在緩存中的內(nèi)容通常會(huì)被刷新回主存。CPU緩存可以在某一時(shí)刻將數(shù)據(jù)局部寫到它的內(nèi)存中，和在某一時(shí)刻局部刷新它的內(nèi)存。它不會(huì)再某一時(shí)刻讀/寫整個(gè)緩存。通常，在一個(gè)被稱作“cache lines”的更小的內(nèi)存塊中緩存被更新。一個(gè)或者多個(gè)緩存行可能被讀到緩存，一個(gè)或者多個(gè)緩存行可能再被刷新回主存。
Java內(nèi)存模型和硬件內(nèi)存架構(gòu)之間的橋接
上面已經(jīng)提到，Java內(nèi)存模型與硬件內(nèi)存架構(gòu)之間存在差異。硬件內(nèi)存架構(gòu)沒有區(qū)分線程棧和堆。對(duì)于硬件，所有的線程棧和堆都分布在主內(nèi)中。部分線程棧和堆可能有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)在CPU緩存中和CPU內(nèi)部的寄存器中。如下圖所示：
當(dāng)對(duì)象和變量被存放在計(jì)算機(jī)中各種不同的內(nèi)存區(qū)域中時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)一些具體的問題。主要包括如下兩個(gè)方面：
線程對(duì)共享變量修改的可見性
當(dāng)讀，寫和檢查共享變量時(shí)出現(xiàn)race conditions
下面我們專門來解釋以下這兩個(gè)問題。
共享對(duì)象可見性
如果兩個(gè)或者更多的線程在沒有正確的使用Volatile聲明或者同步的情況下共享一個(gè)對(duì)象，一個(gè)線程更新這個(gè)共享對(duì)象可能對(duì)其它線程來說是不接見的。
想象一下，共享對(duì)象被初始化在主存中。跑在CPU上的一個(gè)線程將這個(gè)共享對(duì)象讀到CPU緩存中。然后修改了這個(gè)對(duì)象。只要CPU緩存沒有被刷新會(huì)主存，對(duì)象修改后的版本對(duì)跑在其它CPU上的線程都是不可見的。這種方式可能導(dǎo)致每個(gè)線程擁有這個(gè)共享對(duì)象的私有拷貝，每個(gè)拷貝停留在不同的CPU緩存中。
下圖示意了這種情形。跑在左邊CPU的線程拷貝這個(gè)共享對(duì)象到它的CPU緩存中，然后將count變量的值修改為2。這個(gè)修改對(duì)跑在右邊CPU上的其它線程是不可見的，因?yàn)樾薷暮蟮腸ount的值還沒有被刷新回主存中去。
解決這個(gè)問題你可以使用Java中的volatile關(guān)鍵字。volatile關(guān)鍵字可以保證直接從主存中讀取一個(gè)變量，如果這個(gè)變量被修改后，總是會(huì)被寫回到主存中去。
Race Conditions
如果兩個(gè)或者更多的線程共享一個(gè)對(duì)象，多個(gè)線程在這個(gè)共享對(duì)象上更新變量，就有可能發(fā)生race conditions。
想象一下，如果線程A讀一個(gè)共享對(duì)象的變量count到它的CPU緩存中。再想象一下，線程B也做了同樣的事情，但是往一個(gè)不同的CPU緩存中?，F(xiàn)在線程A將count加1，線程B也做了同樣的事情。現(xiàn)在count已經(jīng)被增在了兩個(gè)，每個(gè)CPU緩存中一次。
如果這些增加操作被順序的執(zhí)行，變量count應(yīng)該被增加兩次，然后原值+2被寫回到主存中去。
然而，兩次增加都是在沒有適當(dāng)?shù)耐较虏l(fā)執(zhí)行的。無論是線程A還是線程B將count修改后的版本寫回到主存中取，修改后的值僅會(huì)被原值大1，盡管增加了兩次。
下圖演示了上面描述的情況：
解決這個(gè)問題可以使用Java同步塊。一個(gè)同步塊可以保證在同一時(shí)刻僅有一個(gè)線程可以進(jìn)入代碼的臨界區(qū)。同步塊還可以保證代碼塊中所有被訪問的變量將會(huì)從主存中讀入，當(dāng)線程退出同步代碼塊時(shí)，所有被更新的變量都會(huì)被刷新回主存中去，不管這個(gè)變量是否被聲明為volatile。
以上內(nèi)存部分基本是參考一下地址內(nèi)容：https://buluo.qq.com/p/detail.html?bid=11314&pid=9062246-1480229191&from=share_copylink
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