一个面试官对面试问题的分析

其实数据库的问题主要还是集中在事务和锁上面，这些对于数据库的调优，完整性都是很重要的。

我记得Java分配对象的时候也需要有某种锁，所以对于每个线程会预先提供一些内存空间，因为是线程内的，所以就不会和多线程竞争内存空间，你觉得我说的对吗？你有了解，能更清晰的解释这个机制吗？


我的观点是与你有较大差别：除非强制指定了volatile，不然多线程中各个线程对变量的操作并不会直接竞争同一块内存空间，线程有自己的工作内存作为主内存中与此线程相关对象的复制品，线程中的操作都相对于工作内存而言，数据的修改只有在工作内从中修改然后同步回主内存后，才能被各个线程共享。而 Java中基于性能考虑，修改与刷新回主内存并不保证严格顺序，所以才会有单例DCL失败这样的事情，关于这个在我javaeye的博客上，去年写的单例模式有过相关的叙述：）


首先，我问的这个问题是发生在分配内存，也就是NEW的时候，你说的volatile如果没有读和取的话是不会需要这个的，你说的工作栈我也知道，但是这个是执行方法的时候才有的。对于NEW这个简单的动作，首先不需要用到volatile，然后不需要用到工作栈，而且创建的对象是不会放到栈里面的，栈只能放int，long等原型类型，对于对象只能放置reference。只要是NEW就会有竞争，多个线程NEW一个内存为什么会没有竞争呢？


@_@ 我来来回回看了几遍，始终没能理解为什么会忽然绕到栈上去。后面这段我写明确一些，在讨论的2个人思想完成偏离去2个方向就很无趣了。

先用英文标注一下我提到的几个概念：主内存：Main Memory、工作内存：Working Memory,这个与工作栈（Operand Stacks）完全是风马牛不相及的2个东西，Operand Stacks是方法调用时创建Frames中的一部分，两者一个描述多线程的内存模型，一个描述方法调用的模型。

在VM Spec（http://java.sun.com/docs/books/jvms/second_edition/html/VMSpecTOC.doc.html）中，Threads and Locks章叙述了我们讨论的内容，如果JVM实现与VM Spec没有差异的话，那new一个对象的过程，会首先从主内存new出来，然后当线程（包括触发new动作的这个线程）使用他们时，需要申请复制到工作内存中后才被使用，复制到工作内存后，怎么对这个变量XXOO就是线程自己的事情了，其他线程看不见，只有线程切换时这个变量复制回主内存，其他线程才能看见。仅仅讲分配操作，new这个指令本身是原子的，“多个线程NEW一个内存为什么会没有竞争呢”这个描述本身不成立，因为new是原子的不能存在new到一半线程切换暂时不new了- -#（再明确一下，这里的new是指VM指令，而不是java的new关键字，vm的new指令只是分配内存，java那个new还要执行构造函数等一堆事情，编译后会变成一堆vm指令），也不能存在多个线程一起new（好吧，起码暂时还是一个时间一个线程在工作，随着多核CPU的出现，VM需要作出什么样的适应日后在探讨），所以new指令没有必要，也没有进行建立临界区，进行互斥锁定计数这些保护操作。另外，创建变量是原子的，但是复制的过程需要经过read-load-use-assign-store-write这一堆操作，这个过程就不是原子的（甚至还不保证严格顺序-_-#……DCL失败的原因）。

首先，还是那个观点，内存只有一个，HEAP只有一个，如果多个线程，比如10个线程，同时运行NEW，Java字节码指定，VM原语。那么对于HEAP这样一个资源，如果10个线程不需要锁，不需要同步，那么是否他们都会去申请内存的最开始位置直到他们自己的size？也就是0 + offset。那么就是说多个线程将争抢HEAP中的同一块区域的内存地址，这样的情况下是否需要锁呢？因为如果那个对象是方法里面的变量，也就是线程栈里面才有的引用，也就是线程私有的，每个线程私有的内存地址空间是不共享的，所以需要锁来维持虚拟机发配内存的同步。

先不说NEW是放在队列里面，还是虚拟机怎么样其他实现的方式。如果让你实现，你怎么实现多个线程在NEW分配正确的内存空间。

首先内存空间分配有多种的匹配策略，跟操作系统一样的，比如

最适合策略，和申请空间的大小一样的空闲内存块可以直接使用。

最大策略，每次都从内存空闲块的最大空间中分配。

第一个匹配策略，遍历内存块中的空闲空间，发现有个空闲块，马上就使用他。

对于第一个匹配还有每次都从内存的开始位置遍历，或者下次的遍历开始的位置是从上次分配的内存空间的位置开始。

对于JVM，多个线程可能执行以上4种查找内存空间的策略，如果多个线程都在同一时间找到同一个内存空间，那么是否有竞争呢？有竞争不加锁，怎么知道那个资源是否被调用了呢？

JVM为了优化内存分配的时候的效率，不想加锁和检查锁，一开始的时候会为每个线程分配属于自己的Local Heap。跟Working Memory或者工作栈不是一样概念的，还是一个Heap，但是是线程专有的。只要是这个Heap里面分配的内存，线程就直接使用，不用担心别的线程会抢了他的内存或者有冲突。

当时线程本地堆空间有限，如果你申请的内存很大，JVM就会去Heap里面竞争了，然后是否继续延展本地堆空间的内存就看JVM的设计了。

我记得可能是《深入Java虚拟机》里面看到的。或者其他地方看到的。

目前先找到一个IBM的文档。

TLH

Thread Local Heap

http://publib.boulder.ibm.com/infocenter/javasdk/v5r0/index.jsp?topic=/com.ibm.java.doc.diagnostics.50/diag/understanding/mm_gc_coexist_threadlocal.html

你最后关于Volatile的用法是没有错的，但是我最开始问的问题是分配内存的时候，会不会加锁。

分配过程我回复过了：先在主内存分配，然后复制到工作内存中。我们通俗一点理解吧，线程分配内存的时候，并不是线程自己去进行这个行为，而是告诉VM去做这个事情，1个线程在运作的时候，是1个vm去做这个事，100个线程在运作的时候，也是1个vm在做这个事情，并且vm还跟你保证了一定会要么没做分配，要做就把分配这个事情完整做完才会切换到别的线程。如果一定要按0+offest去理解，那offest这个值线程本身不知道，vm才知道。上面的描述是一种很不严谨的通俗，线程和vm本身不是对等的2个概念。

建议看看我发的那个地址，VM Spec把这个过程讲的很透彻。

我刚才发的帖子就是在讨论VM如何来分配内存。

你说100个线程，1个VM，是VM来决定应该如何分配，分配哪个内存地址空间给100个线程用。

首先想到的是两种实现方式：

1. 你说VM只有一个，线程有100多个，VM来处理100个线程的内存空间请求，那么就跟CPU一样，VM是否需要一个线程排队队列呢？因为VM只有一个，也就是说只要线程在申请内存地址的时候，所有线程一个一个来，VM一个一个分配，不能着急。那么VM就会成为线程申请内存的瓶颈。

2. 我同意VM和线程不是同一个概念，但是不是你理解的那样，VM里面有很多线程，当然GC也是线程之一，你的工作业务逻辑线程当然跟含有VM的线程不一样了，线程里面还有工作栈，我不知道GC里面是否有工作栈，两种线程应该是会有比较大的不同，也许是本地工作栈。线程是执行单元，VM是多个执行单元组合的一个进程。又不是客户端和服务器，为什么线程要跟VM请求空间？VM有个专门的线程来等待内存空间的申请？每个线程自己就是执行单位，就是一切，他知道怎么去申请内存空间，不需要跟VM申请，要申请的话，可能跟操作系统申请，如果线程是把内存的某个变量由0变为1，表示这个空间我拥有，假设再把线程的id放入内存的某个位置。这样每个线程就会自己去使用空间，每个线程自己去检查空间是否被使用了。我不知道为什么还有要告VM去做这件事情。按照你的说法，VM有个内存统一资源管理器。每个线程需要资源的时候要跟VM请求，这么说跟MySQL的锁资源管理器不就是一样了？

因为每个线程自己能处理分配和使用内存。所以就会出现多个线程竞争内存分配的事情发生。

不知道你看了我给你的链接没有，里面大概有说的一些。

然后你给我的链接，当然说的很透彻了，但是里面说的Java语言如何实现同步，说的不是JVM在分配内存的时候如何使得多个线程能得到自己的内存。这个是JVM的具体设计问题。可以统一内存分配管理器，也可以预先分配给每个线程内存Heap。

我把事情再放到点。

我们知道肯定是操作系统在分配内存，程序没有办法分配内存，需要内存的时候跟操作系统请求，对吧。那是每次需要内存的时候发信息给操作系统然后得到内存好呢，还是预先分配一些程序需要的内存，然后每个程序自己先用着呢。

我问的问题很简单，只是NEW的过程，甚至不包括返回到线程工作栈的这部分，所以你给我看的VM规范没有用。

你说你已经解释分配的过程了，但是我看到的是你说VM会分配好，然后线程就开始使用，复制到工作栈，然后修改返回。

但是就是没有说VM怎么分配，分配的时候会遇到什么事情。