Java 内存模型

之我见: java语言去除了指针，使得编程更容易，不必考虑内存的使用和管理工作，但这些工作也是需要有人来做的，这些任务落到了JVM的身上，更具体点是JMM身上。
   Java语言两条机制：
1）    lazyload：在类进行加载时，并不会立即对类的成员变量进行实例化；
2）    JIT编译器代码优化：源程序中代码的顺序，并不等于JVM执行的顺序。这是为了迎合CPU超流水线技术。编译器会调整某些代码的次序，保证程序执行时CPU的指令流水线不会断掉，从而提高执行效率。
   Java并发编程：JVM和JMM来保证java语言的并发编程的线程和内存之间数据交换，同步等繁琐工作。程序只需要利用java线程同步开发包，目前包括：synchronized,wait/notify， threadbarrier，semaphore等

1.    Java 内存模型（java memory model）

http://www.cnblogs.com/uptownBoy/articles/1454441.html

http://blog.youkuaiyun.com/wangwenhui11/article/details/6387898

1）    JMM出现的背景

Java语言最大的特点就是废除了指针，把程序员从痛苦中解脱出来，不用再考虑内存使用和管理方面的问题。可惜世事总不尽如人意，虽然JMM设计上方便了程序员，但是它增加了虚拟机的复杂程度，而且还导致某些编程技巧在Java语言中失效。

2）    JMM的功能
JMM主要是为了规定了线程和内存之间的一些关系。对Java程序员来说只需负责用synchronized同步关键字，其它诸如与线程/内存之间进行数据交换/同步等繁琐工作均由虚拟机负责完成。

根据JMM的设计，系统存在一个主内存(Main Memory)，Java中所有变量都储存在主存中，对于所有线程都是共享的。每条线程都有自己的工作内存(Working Memory)，工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作都是在工作内存中进行，线程之间无法相互直接访问，变量传递均需要通过主存完成。

3）     从JMM的角度来重新审视synchronized关键字。
假设某条线程执行一个synchronized代码段，其间对某变量进行操作，JVM会依次执行如下动作（同步经典实例train WC）：

(1) 获取同步对象monitor (lock)
(2) 从主存复制变量到当前工作内存 (read and load)
(3) 执行代码，改变共享变量值 (use and assign)
(4) 用工作内存数据刷新主存相关内容 (store and write)

(5) 释放同步对象锁 (unlock)

2.    完成多任务，有 并行和并发两种方式，它们的区别是：
并发（concurrency）：一个处理器“同时”处理多个任务。例如，Web并发请求

并行（parallelism）：多个处理器或者多核“同时”处理多个任务，例如，大矩阵乘法

3.    Java LazyLoad机制

LazyLoad，这种技巧很常用，就是指一个类包含某个成员变量，在类初始化的时候并不立即为该变量初始化一个实例，而是等到真正要使用到该变量的时候才初始化之。由于LazyLoad可以有效的减少系统资源消耗，提高程序整体的性能，所以被广泛的使用，连Java的缺省类加载器也采用这种方法来加载Java类。在单线程环境下，一切都相安无事，但如果把上面的代码放到多线程环境下运行，那么就可能会出现问题。

4.    Just-in-time （JIT）编译器优化和DCL（Double-Checked Locking）失效

http://developer.51cto.com/art/201105/262573.htm

造成DCL失效的原因之一是编译器的优化会调整代码的次序。只要是在单个线程情况下执行结果是正确的，就可以认为编译器这样的“自作主张的调整代码次序”的行为是合法的。JLS在某些方面的规定比较自由，就是为了让JVM有更多余地进行代码优化以提高执行效率。而现在的CPU大多使用超流水线技术来加快代码执行速度，针对这样的CPU，编译器采取的代码优化的方法之一就是在调整某些代码的次序，尽可能保证在程序执行的时候不要让CPU的指令流水线断流，从而提高程序的执行速度。正是这样的代码调整会导致DCL的失效。参考《DCL Broken Declaration》

5.    Java线程同步增强包

Java用于同步的3板斧：synchronized/wait/notify，它们的确简单而有效。但是在某些情况下，我们需要更加复杂的同步工具。有些简单的同步工具类，诸如ThreadBarrier，Semaphore，ReadWriteLock等，可以自己编程实现。现在要介绍的是牛人Doug Lea的Concurrent包。这个包专门为实现Java高级并行程序所开发，可以满足我们绝大部分的要求。更令人兴奋的是，这个包公开源代码，可自由下载。且在JDK1.5中该包将作为SDK一部分提供给Java开发人员。

6.    Java同步容器类

同步异步影响到的是多线程状态下访问资源的安全性。同步的容器类，实现的访问资源前的加锁和访问资源后的解锁操作，确保了多线程状态下的安全访问，但牺牲了执行效率。Vector和HashTable是同步的，所以Vector和HashTable是线程安全的。