Прохожу обучение по Java и понадобилось изучить статью Java Memory Model. Перевёл её для лучшего понимания, ну а чтоб добро не пропадало решил поделиться с сообществом. Думаю, для новичков будет полезно, и если кому-то понравится, то переведу остальное.
Модель памяти Java, используемая внутри JVM, делит память на стеки потоков (thread stack) и кучу (heap). Эта диаграмма иллюстрирует модель памяти Java с логической точки зрения:
Каждый поток, работающий в виртуальной машине Java, имеет свой собственный стек. Стек содержит информацию о том, какие методы вызвал поток, чтобы достичь текущей точки выполнения. Я буду называть это стеком вызовов. Как только поток выполняет свой код, стек вызовов изменяется.
Стек потока содержит все локальные переменные для каждого выполняемого метода (всех методов в стеке вызовов). Поток может получить доступ только к своему стеку потоков. Локальные переменные, невидимы для всех других потоков, кроме потока, который их создал. Даже если два потока выполняют один и тот же код, они всё равно будут создавать локальные переменные этого кода в своих собственных стеках. Таким образом, каждый поток имеет свою версию каждой локальной переменной.
Все локальные переменные примитивных типов (boolean, byte, short, char, int, long, float, double) полностью хранятся в стеке потоков и не видны другим потокам. Один поток может передать копию примитивной переменной другому потоку, но не может совместно использовать примитивную локальную переменную.
Куча содержит все объекты, созданные в вашем приложении Java, независимо от того, какой поток создал объект. К этому относятся и версии объектов примитивных типов (например, Byte, Integer, Long и т.д.). Неважно, был ли объект создан и присвоен локальной переменной или создан как переменная-член другого объекта, он хранится в куче.
Вот диаграмма, иллюстрирующая стек вызовов и локальные переменные, которые хранятся в стеках потоков, а также объекты, которые хранятся в куче:
Локальная переменная может быть примитивного типа, в этом случае она полностью хранится в стеке потока.
Локальная переменная также может быть ссылкой на объект. В этом случае ссылка (локальная переменная) хранится в стеке потоков, но сам объект хранится в куче.
Объект может содержать методы, и эти методы могут содержать локальные переменные. Эти локальные переменные также хранятся в стеке потоков, даже если объект, которому принадлежит метод, хранится в куче.
Переменные-члены объекта хранятся в куче вместе с самим объектом. Это верно как в случае, когда переменная-член имеет примитивный тип, так и в том случае, если она является ссылкой на объект.
Переменные статического класса также хранятся в куче вместе с определением класса.
К объектам в куче могут обращаться все потоки, имеющие ссылку на объект. Когда поток имеет доступ к объекту, он также может получить доступ к переменным-членам этого объекта. Если два потока вызывают метод для одного и того же объекта одновременно, они оба будут иметь доступ к переменным-членам объекта, но каждый поток будет иметь свою собственную копию локальных переменных.
Вот диаграмма, иллюстрирующая пункты выше:
Два потока имеют набор локальных переменных. Local Variable 2 указывает на общий объект в куче (Object 3). То есть каждый из потоков имеет свою копию локальной переменной со своей ссылкой. Таким образом, две разные ссылки указывают на один и тот же объект в куче.
Обратите внимание, что общий Object 3 имеет ссылки на Object 2 и Object 4 как переменные-члены (показано стрелками). Через эти ссылки два потока могут получить доступ к Object 2 и Object 4.
На диаграмме также показана локальная переменная (Local variable 1). Каждая её копия содержит разные ссылки, которые указывают на два разных объекта (Object 1 и Object 5), а не на один и тот же. Теоретически оба потока могут обращаться как к Object 1, так и к Object 5, если они имеют ссылки на оба этих объекта. Но на диаграмме выше каждый поток имеет ссылку только на один из двух объектов.
Итак, какой же Java-код может являться следствием этих иллюстраций? Ну, такой же простой код, как код ниже:
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 { //статическая переменная, указывающая на экземпляр MySharedObject public static final MySharedObject sharedInstance = new MySharedObject(); // переменные-члены, указывающие на два объекта в куче public Integer object2 = new Integer(22); public Integer object4 = new Integer(44); public long member1 = 12345; public long member2 = 67890;}
Метод run() вызывает methodOne(), а methodOne() вызывает methodTwo().
methodOne() объявляет примитивную локальную переменную (localVariable1) типа int и локальную переменную (localVariable2), которая является ссылкой на объект.
Каждый поток, выполняющий методOne(), создаст свою собственную копию localVariable1 и localVariable2 в своих соответствующих стеках. Переменные localVariable1 будут полностью отделены друг от друга, находясь в стеке каждого потока. Один поток не может видеть, какие изменения вносит другой поток в свою копию localVariable1.
Каждый поток, выполняющий методOne(), также создает свою собственную копию localVariable2. Однако две разные копии localVariable2 в конечном итоге указывают на один и тот же объект в куче. Дело в том, что localVariable2 указывает на объект, на который ссылается статическая переменная sharedInstance. Существует только одна копия статической переменной, и эта копия хранится в куче. Таким образом, обе копии localVariable2 в конечном итоге указывают на один и тот же экземпляр MySharedObject. Экземпляр MySharedObject также хранится в куче. Он соответствует Object 3 на диаграмме выше.
Обратите внимание, что класс MySharedObject также содержит две переменные-члены. Сами переменные-члены хранятся в куче вместе с объектом. Две переменные-члены указывают на два других объекта Integer. Эти целочисленные объекты соответствуют Object 2 и Object 4 на диаграмме.
Также обратите внимание, что methodTwo() создает локальную переменную с именем localVariable1. Эта локальная переменная является ссылкой на объект типа Integer. Метод устанавливает ссылку localVariable1 для указания на новый экземпляр Integer. Ссылка будет храниться в своей копии localVariable1 для каждого потока. Два экземпляра Integer будут сохранены в куче и, поскольку метод создает новый объект Integer при каждом выполнении, два потока, выполняющие этот метод, будут создавать отдельные экземпляры Integer. Они соответствуют Object 1 и Object 5 на диаграмме выше.
Обратите также внимание на две переменные-члены в классе MySharedObject типа long, который является примитивным типом. Поскольку эти переменные являются переменными-членами, они все еще хранятся в куче вместе с объектом. В стеке потоков хранятся только локальные переменные.
