Java 内存模型，许多人会错误地理解成 JVM 的内存模型。但实际上，这两者是完全不同的东西。Java 内存模型定义了 Java 语言如何与内存进行交互，具体地说是 Java 语言运行时的变量，如何与我们的硬件内存进行交互的。而 JVM 内存模型，指的是 JVM 内存是如何划分的。
Java 内存模型，许多人会错误地理解成 JVM 的内存模型。但实际上，这两者是完全不同的东西。Java 内存模型定义了 Java 语言如何与内存进行交互，具体地说是 Java 语言运行时的变量，如何与我们的硬件内存进行交互的。而 JVM 内存模型，指的是 JVM 内存是如何划分的。 Java 内存模型是并发编程的基础，只有对 Java 内存模型理解较为透彻，我们才能避免一些错误地理解。Java 中一些高级的特性，也建立在 Java 内存模型的基础上，例如：volatile 关键字。为了让大
在一个风和日丽的下午（标准开头），突然收到用户紧急反馈，线上系统 IoTDB 查询卡住。经过众人一番排查，发现 IoTDB 在读取数据文件时使用到了 FileChannel，而 FileChannel 使用的堆外内存引发了系统 OOM。定位到问题之后，也成功帮助用户解决了问题。由这个线上问题，引出了本文的主题：FileChannel 中堆外内存的使用。
在现在这个大数据时代下，IO的性能问题更是尤为突出，IO读写已经成为应用场景的瓶颈，不容我们忽视，今天，我们就深入了解下Java IO在高并发，大数据场景下暴露出的性能问题.
bugreport里面包含了各种log信息,大部分log也可以通过直接运行相关的程序来直接获得.
本篇文章将从计算机硬件、操作系统、Java语言，一环扣一环的引出Java内存模型存在的意义，让大家对Java内存模型（JMM）有较为深刻的理解。
JMM(Java Memory Model) 简称 JMM 定义了 Java 虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方式, 制定的一种规范。
由于CPU执行速度很快，而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多，因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行，会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存。
首先来看一下一般的IO调用。在传统的文件IO操作中，我们都是调用操作系统提供的底层标准IO系统调用函数 read()、write() ，此时调用此函数的进程（在JAVA中即java进程）由当前的用户态切换到内核态，然后OS的内核代码负责将相应的文件数据读取到内核的IO缓冲区，然后再把数据从内核IO缓冲区拷贝到进程的私有地址空间中去，这样便完成了一次IO操作。如下图所示。
小陈：老王，看了上一篇的《CPU多级缓存模型》，有个疑问为什么还要有JAVA内存模型啊？
要想要理解透彻JMM（Java内存模型），首先我们要从CPU缓存模型和指令重排序讲起！
OutOfMemoryError 异常应该可以算得上是一个非常棘手的问题。JAVA 的程序员不用像苦逼的 C 语言程序员手动地管理内存，JVM 帮助他们分配内存，释放内存。但是当遇到内存相关的问题，就比如 OutOfMemoryError，如何去排查并且解决就变成一个非常令人头疼的问题。在 JAVA 中，所有的对象都存储在堆中，通常如果 JVM 无法再分配新的内存，内存耗尽，并且垃圾回收器无法及时回收内存，就会抛出 OutOfMemoryError。
在讨论Java内存模型之前，这里先一起聊聊CPU、高速缓存以及主内存，在了解这些知识后，对理解Java内存模型会有很大的帮助。
其实JMM很好理解，我简单的解释一下，在Java多线程中我们经常会涉及到两个概念就是线程之间是如何通信和线程之间的同步，那什么是线程之间的通信呢，其实就是两个线程之间互相交换信息线程之间通信的方式共有两种:一种就是共享内存，和消息传递。在共享内存中的并发模型中线程是通过读取主内存的共享信息来进行隐性通信的。在消息传递通信中线程之间没有公共的状态，只能通过发送消息来进行显性通信。然而这只是线程通信，那么同步呢，同步就是在多线程的情况下有顺序的去执行。在共享内存中同步时显式进行的，在代码中我们必须要去指定方法需要同步执行比如说加同步锁等。在消息传递的并发模型中发送消息必须是在消接收之前，所以同步时隐式的。
Java语言规范第三版中对volatile的定义如下：Java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致地更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。 java 内存模型的核心是围绕着在并发过程中如何处理原子性、可见性、有序性这3个特性来展开的，它们是多线程编程的核心。 原子性（Atomicity）：是指一个操作是不可中断的，即使是多个线程同时执行的情况下，一个操作一旦开始，就不会被其它线程干扰。对于基本类型的读写操作基本都具有原子性的（在32位操作系统中 long 和 double 类
CPU的频率非常快，主存Main Memory跟不上。CPU缓存是CPU与内存之间的临时数据交换器，为了解决CPU运行处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾——缓存的速度比内存的速度快多了。
I/O问题一般不会被大多数人关注，因为大多数开发都是在做“业务”，也就是在搞计算节点的事情，通常遇到的I/O问题，也就是日志打的有点多了，磁盘写起来有点吃力，所以iowait这个指标，关注的人也不多。
直接内存是Java堆之外的，直接向系统申请的内存空间，所以直接内存不是虚拟机的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域，也有可能导致OOM。
JMM就是Java内存模型(java memory model)。因为在不同的硬件生产商和不同的操作系统下，内存的访问有一定的差异，所以会造成相同的代码运行在不同的系统上会出现各种问题。所以java内存模型(JMM)屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让java程序在各种平台下都能达到一致的并发效果。
由于Java是跨平台语言，在不同操作系统中内存都有一定的差异性，这样久造成了并发不一致，所以JMM的作用就是用来屏蔽掉不同操作系统中的内存差异性来保持并发的一致性。同时JMM也规范了JVM如何与计算机内存进行交互。简单的来说JMM就是Java自己的一套协议来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，实现平台一致性达到最终的”一次编写，到处运行”。
想写这个系列很久了，对自己也是个总结与提高。原来在学JAVA时，那些JAVA入门书籍会告诉你一些规律还有法则，但是用的时候我们一般很难想起来，因为我们用的少并且不知道为什么。知其所以然方能印象深刻并学以致用。
RandomAccessFile随机IO在java中是一个重要的IO类，与传统的IO类相比有很多特点：
计算机毫无用处，除了答案什么也没有。——毕加索
“ Java内存模型(Java Memory Model，JMM)的定义是Java虚拟机试图实现Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。”
Java内存模型是在硬件内存模型上的更高层的抽象，它屏蔽了各种硬件和操作系统访问的差异性，保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能达到一致的效果。 Java内存模型是不可见的，它并不是一个真实的东西，它只是一个概念、一个规范。
volatile相关的知识其实自己一直都是有掌握的，能大概讲出一些知识，例如：它可以保证可见性；禁止指令重排。这两个特性张口就来，但要再往深了问，具体是如何实现这两个特性的，以及在什么场景下使用volatile，为什么不直接用synchronized这种深入和扩展相关的问题，就回答的不好了。因为volatile是面试必问的知识，所以这次准备把这部分知识也给啃掉。
IO流总结 1.什么是IO Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。 Java.io是大多数面向数据流的输入/输出类的主要软件包。此外，Java也对块传输提供支持，在核心库 java.nio中采用的便是块IO。 流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低。块I
终于要写到java中最最让人激动的部分了IO和NIO。IO的全称是input output，是java程序跟外部世界交流的桥梁，IO指的是java.io包中的所有类，他们是从java1.0开始就存在的。NIO叫做new IO，是在java1.4中引入的新一代IO。
多任务处理在现代计算机操作系统中几乎已经是一项必备的功能了。计算机cpu的运算速度与它的存储和通信子系统速度的差距太大，大量的时间都花费在磁盘I/O、网络通信或数据库访问上。如果不希望处理器在大部分时间里都处于等待其他资源的状态，那么并发的处理多项任务是最容易想到、也是非常有效的“压榨”处理器运算能力的一种手段。 服务端是java语言最擅长的领域之一。如果写好并发应用程序是服务端程序开发的难点之一，java语言和虚拟机提供了许多工具来帮助程序员降低门槛，并且各种中间件服务器、各类框架都努力的替程序员处理更多的并发希捷，使得程序员在编码过程中更关注业务逻辑。但无论语言、中间件和框架多么先进，都不能独立的完成所有并发处理的事情，所以了解并发的内幕也是一个高级程序员不可缺少的课程。 高效并发是本教程的最后一部分，主要讲解虚拟机如何实现多线程、多线程之间由于共享和竞争数据而导致的一系列问题及解决方案。
现代操作系统是多处理器，每个处理器都有自己的缓存，这些缓存不是实时与内存交换信息。因此，cpu的缓存数据可能与另一个cpu的缓存数据不一致。这样，在多线程开发中，可能会发生异常行为操作系统的底层为这些问题提供了一些内存屏障来解决这些问题。
java 程序是运行在jvm 虚拟机里面的，离开jvm虚拟机，那么java程序无法直接在linux平台的运行。 所以java应用程序和os 平台之间是隔着jvm虚拟机的。 所谓的jvm虚拟机，本质上就是一个进程，此时它的内存模型和普通的进程有相同之处，但它又是java程序的管理者，所以它又有自己独特的内存模型. 从os层面来看jvm的进程，其内存模型包含如下几个部分： 内核内存 + jvm的code + jvm的data + jvm的 heap + jvm的stack + unused memory. 其中的heap, stack 就是我们常说的“堆栈” 空间. 我们更多需要从jvm作为java程序管理者的角度来看其内存模型： 此时jvm的内存空间可以分为两大类，分别是 “堆内存” 以及“非堆内存”，其中前者是可以分配给java程序使用的，而后者则是jvm进程自己使用的。 所以“堆内存”是我们要讨论的重点：
Java内存模型英文叫做（Java Memory Model），简称为JMM。Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型来屏蔽掉各种硬件和系统的内存访问差异，实现平台无关性。
线程不安全就是不提供数据访问保护，有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。
在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要的角色。 volatile是轻量级的 synchronized，它在高并发中保证了共享变量的“可见性”。
在单核计算机中，计算机中的CPU计算速度是非常快的，但是与计算机中的其它硬件(如IO、内存等)同CPU的速度比起来是相差甚远的，所以协调CPU和各个硬件之间的速度差异是非常重要的，要不然CPU就一直在等待，浪费资源。单核尚且如此，在多核中，这样的问题会更加的突出。硬件结构如下图所示：
注：讲述使用 EasyExcel 的读取 Excel 数据列表的案例，项目基于 springboot + maven 模式。
小陈：上一章结束之后啊，我回去看了一下资料，大概知道volatile是个啥东西了。
程序计数器是一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器 ，也就是记录下 Java 程序当前指令的地址偏移量，可在线程切换时记录下当前线程执行的位置，给 CPU 提供指令地址，以便下一次切换回来找到继续执行的位置。
缓存一致性： “让计算机并发处理多个任务”和“更充分利用计算机处理器的效能”之间看起来是因果关系，但实现起来非常麻烦。因为绝大多数运算任务都需要与内存交互，并非纯粹的计算。由于处理器和内存的处理速度不匹配（处理器运算速度远大于从内存中读取数据的速度），所以现代计算机系统通常加入一层高速缓存（Cache）来作为内存和处理器之间的缓冲：将运算需要的数据复制到Cache中，让运算能快速进行；运算结束后再从缓存同步到内存中。这样处理器可以不用等待缓慢的内存读写。 这种方法解决了处理器和内存之间的速度问题，但引入了一
作者简介 ---- 刘光敏: 达观数据搜索组研发技术人员，负责搜索引擎架构的设计和研发，搜索集群健康状况监控模块的开发及维护等。 ---- Lucene是一个高性能、可伸缩的信息搜索(IR)库。它可以为你的应用程序添加索引和搜索能力。Lucene是用java实现的、成熟的开源项目，是著名的Apache Jakarta大家庭的一员，并且基于Apache软件许可。 同样，Lucene是当前非常流行的、免费的Java信息搜索(IR)库。Lucene的检索算法属于索引检索，即用空间来换取时间，对需要检索的文
计算机在执行程序时，每条指令都是在CPU中执行的，而执行指令过程中，势必涉及到数据的读取和写入。
本文介绍操作系统I/O工作原理，Java I/O设计，基本使用，开源项目中实现高性能I/O常见方法和实现，彻底搞懂高性能I/O之道
1.线程安全问题 在前面了解过一些java多线程基础之后，现在，我们用多线程来解决一个实际问题。 假定每个线程可以将一个数字加到100000，现在我们用十个线程，同时相加，看看结果是不是100000
Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。
Netty3出现了太多的内存垃圾，创建了过多对象，在大的服务端压力下会表现比较糟糕，做了太多的内存拷贝，在堆上创建对象，堆缓冲区，当往socket写内容时就需要做内存拷贝，拷贝到直接内存，然后交给socket所以做了太多内存拷贝。
通道是 Java NIO 的核心内容之一，在使用上，通道需和缓存类（ByteBuffer）配合完成读写等操作。与传统的流式 IO 中数据单向流动不同，通道中的数据可以双向流动。通道既可以读，也可以写。这里我们举个例子说明一下，我们可以把通道看做水管，把缓存看做水塔，把文件看做水库，把水看做数据。当从磁盘中将文件数据读取到缓存中时，就是从水库向水塔里抽水。当然，从磁盘里读取数据并不会将读取的部分从磁盘里删除，但从水库里抽水，则水库里的水量在无补充的情况下确实变少了。当然，这只是一个小问题，大家不要扣这个细节哈，继续往下说。当水塔中存储了水之后，我们可以用这些水烧饭，浇花等，这就相当于处理缓存的数据。过了一段时间后，水塔需要进行清洗。这个时候需要把水塔里的水放回水库中，这就相当于向磁盘中写入数据。通过这里例子，大家应该知道通道是什么了，以及有什么用。既然知道了，那么我们继续往下看。
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