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百度面试题解析：synchronized、volatile、JMM内存模型、JVM运行时区域及堆和方法区（三）

news 2025/10/22 13:13:35

#### 16. 说一下synchronized的修饰范围以及锁的部门？

`synchronized`是Java中实现线程同步的关键字，它可以修饰方法或代码块。通过`synchronized`关键字，Java能够保证在同一时刻只有一个线程可以执行被保护的代码块。

1. **修饰实例方法**：
当`synchronized`修饰实例方法时，它修饰的是对象的实例锁。每个对象都有一个唯一的实例锁，只有获取该锁的线程才能执行被`synchronized`修饰的方法。

```java
public synchronized void someMethod() {
// 同步代码
}
```

2. **修饰静态方法**：
当`synchronized`修饰静态方法时，它修饰的是类级别的锁。类级别的锁是针对类的所有实例共享的，因此静态方法的同步是针对类的类锁。

```java
public static synchronized void someStaticMethod() {
// 同步代码
}
```

3. **修饰代码块**：
`synchronized`还可以修饰代码块，确保只有一个线程能够执行特定的代码块。通常使用`synchronized(this)`或者`synchronized(ClassName.class)`来加锁。

```java
public void someMethod() {
synchronized (this) {
// 同步代码
}
}
```

- **锁的部门**：
锁的部门就是加锁的对象。例如：
- 对于实例方法，锁是当前对象（`this`）。
- 对于静态方法，锁是当前类的`Class`对象。
- 对于代码块，锁是提供的对象。

#### 17. 了解volatile吗？都有哪些特性？分别举例子

`volatile`是Java中的一个轻量级同步机制，它确保了变量的可见性，即当一个线程修改了`volatile`变量的值，其他线程能立刻看到修改后的值。`volatile`变量不会被缓存到寄存器中，它直接从主内存读取。

**特性**：
1. **保证可见性**：
`volatile`修饰的变量在多个线程之间是可见的。修改一个`volatile`变量的线程会立刻将修改结果刷新到主内存，其他线程能立即读取到修改后的值。

```java
private volatile boolean flag = false;

public void changeFlag() {
flag = true; // 设置为true
}

public boolean checkFlag() {
return flag; // 立即反映flag的最新值
}
```

2. **禁止指令重排**：
`volatile`禁止编译器和JVM对该变量的读写操作进行重排序优化。它会确保对`volatile`变量的操作在执行时的顺序是按照代码的顺序进行的。

```java
private volatile int a = 0;

public void setA() {
a = 1; // 第一行
// 其他操作
}

public void printA() {
System.out.println(a); // 保证printA在setA之后才能看到a的最新值
}
```

3. **不能保证原子性**：
`volatile`不能保证复合操作的原子性，如`i++`。如果需要复合操作的原子性，应该使用`synchronized`或`AtomicInteger`等机制。

```java
private volatile int count = 0;

public void increment() {
count++; // 不是原子操作
}
```

#### 18. JMM内存模型

JMM（Java Memory Model）是Java虚拟机中用来定义多线程之间如何交互的内存模型。它规定了线程对共享变量的访问规则，保证了程序在多线程环境下的正确性。

- **工作内存**：每个线程都有自己的工作内存（缓存），即该线程的局部变量和对共享变量的缓存副本。
- **主内存**：所有线程共享的内存，存放所有的实例字段、静态字段和构成对象的字段。
- **规则**：
1. **原子性**：基本的读写操作是原子的，但复合操作（如`i++`）不是原子的。
2. **可见性**：一个线程对共享变量的修改必须立刻对其他线程可见（通过`volatile`、`synchronized`等机制）。
3. **有序性**：Java编译器和JVM为了提高性能可能会进行指令重排，但JMM规定了一些发生顺序，以确保程序执行时的顺序符合预期（通过`synchronized`、`volatile`等控制顺序）。

#### 19. JVM运行时区域

JVM（Java Virtual Machine）运行时区域主要包括以下几部分：

1. **程序计数器**：
每个线程有一个程序计数器，它指示当前线程执行的字节码的行号。

2. **Java虚拟机栈**：
每个线程有一个私有的虚拟机栈，用于存储方法调用的局部变量、操作栈、方法返回地址等。每个方法调用时都会创建一个栈帧，方法结束时栈帧被销毁。

3. **本地方法栈**：
本地方法栈与Java虚拟机栈类似，但它用于支持JVM调用的本地方法。

4. **堆**：
堆是存放Java对象的地方，所有的对象实例和数组都分配在堆中。堆是JVM中最大的一块内存区域。

5. **方法区**：
方法区存储的是类的元数据、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码。它是共享的，多个线程可以访问。

6. **直接内存**：
直接内存并不属于JVM运行时区域的一部分，但通过`java.nio`包，程序可以直接操作系统的内存。

#### 20. 堆、方法区和虚拟机栈分别是什么？存了什么？

- **堆**：
堆是JVM中存放对象实例和数组的地方，是Java内存中最大的一块区域。JVM会对堆进行垃圾回收。

- **方法区**：
方法区存储JVM加载的类信息、常量池、静态变量、即时编译器编译后的代码等。

- **虚拟机栈**：
虚拟机栈用于存储方法调用的栈帧，每个方法调用都会在栈中分配一个栈帧，栈帧中包含局部变量、操作数栈等信息。