Java内存模型与高并发基础知识点整理

1.规定了Java虚拟机与计算机内存是如何协同工作的。
2.规范了一个线程如何以及何时可以看到由其他线程修改过的共享变量的值
3.以及在必要的时候如何与其他线程同步的访问共享变量

JVM内存的组成 = 堆(Heap) + 栈(Stack)

# 堆(Heap)：运行时数据区，由垃圾回收负责。
优点：可以动态的分配内存大小，生存期也不必实现告知编译器，因为是运行时动态分配内存的。GC会不断自动回收掉不再使用的对象与数据。
缺点：由于是要在运行时动态分配内存，因此存取速度相对慢一些。

# 栈(Stack)：
优势：存取速度比堆(Heap)要快，仅次于计算机中的寄存器。栈的数据是可以共享的。
缺点：存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。

主要存储一些基本类型数据变量 和 堆栈句柄(即：引用)。

JMM规范中线程的工作内存是CPU寄存器与高速缓存的一个抽象描述。

【Java内存模型 - 规定的同步的8种同步操作】

1.lock(锁定)：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。
2.unlock(解锁)：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
3.read(读取)：作用于主内存变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用。
4.load(载入)：作用于工作内存变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中
5.use(使用：作用于工作内存变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎
6.assign(赋值)：作用于工作内存变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存中的变量
7.store(赋值)：作用于工作内存变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作。
8.write(写入)：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中。


主内存(lock/unlock/read) --(save/load) --> 工作内存 --> Java线程

【8种同步操作 - 工作流程】
举例：主存中的共享变量为A：

1.某个Java线程排队等待获取共享变量A的操作权限后，使用lock锁定主内存中的变量
2.然后使用read把该主存中的共享变量A的值读取到工作内存中
3.接着使用load指令把变量A的值load到工作内存中的变量副本中
4.接下来副本中的值会被use指令传递给执行引擎
5.执行引擎对该变量数据执行相关计算处理操作后把结果交给线程的工作内存，assign会把接收到的结果值赋值给工作内存中的变量X
6.当X值被修改后，store会把该工作内存中的结果值传递回主内存
7.传递回主内存的结果值X会被write指令赋值给主内存中的变量

【Java内存模型 - 同步规则】

1.如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序的执行read和load操作，
如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序的执行store和write操作。
但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行。

2.不允许read和load、store和write操作之一单独出现，

3.不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。

4.不允许一个线程无原因的(没有发生过任何assign操作)把数据从工作内存同步回主内存。

5.一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量。
  即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作。

6.一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，
只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现。

7.如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，
  在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。

8.如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作；也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。

9.对一个变量执行unlock操作之前，必须先把次变量同步到主内存中(执行store和write操作)