JVM笔记 -- Java内存模型_再有人问你java 内存模型是什么,就把这篇文章发给他-优快云博客

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Java内存模型(JMM)规定了所有的变量都存储在主内存(Main Memroy)中，每条线程还有自己的工作内存(Working Memory)，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

三个特性

原子性：CPU对一个操作的执行是不可中断的，要么执行完成，要么不执行。

对于64位数据的long和double操作不是原子性的，存在高低位读的问题，但允许虚拟机将其操作实现为具有原子性的。
对于volatile修饰的变量,仅有可见性和有序性，在进行复合操作时，是无法保证变量的原子性的。
JMM提供了字节码指令monitorenter和monitorexit来隐式实现lock和unlock操作，在java代码中体现为synchronized关键字。故synchronized代码块之间的操作也具备原子性。

可见性：当一个线程修改了共享变量的值时，其他线程能够立即得知这个修改。可通过volatile、synchronized和final实现

synchronized: 对一个变量执行unlock操作前，必须先把此变量同步回主内存中。(store、write)
final: 被final修饰的字段在构造器中一旦初始化完成，且构造器没有把"this"的引用传递出去，就可以保证任意线程都能看到这个final域在构造函数中被初始化之后的值。当final修饰的为引用类型时，仅保证能正确取到该引用。

有序性：程序的执行顺序按照代码顺序先后执行。

对同一线程内的所有操作，都是有序的。
也可使用 synchronized(代码块内同一时刻只允许一条线程操作)和volatile(禁止指令重排)来保证多线程操作间的有序性。

基本概念

重排序: 重排序是指“编译器和处理器”为了提高性能，对程序的执行进行一定程度的乱序执行。但是这种优化，在多线程的情况下需要充分的同步处理，才能保证程序的正确运行。

缓存一致性协议: 简单来说就是当CPU向内存写入数据时，如果发现操作的变量是共享变量，即在其他CPU中也存在该变量的副本，会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存置为无效状态，因此当其他CPU需要读取这个变量时，发现自己缓存中缓存行是无效的，那么它就会从内存重新读取。Java中的volatile就是该协议的实现。

JMM定义的8个基本操作

以下8个操作都是原子的，不可再分的

lock(锁定)：作用于主内存，将一个变量标识为被一个线程独占状态。
unlock(解锁)：作用于主内存，将一个变量从独占状态释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
read(读取)：作用于主内存，将一个变量的值从主内存传输到工作内存中，以便随后的load操作。
load(载入)：作用于工作内存，把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量的副本中。
use(使用)：作用于工作内存，把工作内存中的一个变量的值传给执行引擎，每当虚拟机遇到一个使用到变量的指令时都会使用该操作。
store(存储)：作用于工作内存，把工作内存中的一个变量的值传递给主内存，以便随后的write操作。
write(写入)：作用于主内存，把store操作从工作内存中得到的变量的值写到主内存中的变量。

JAVA内存模型只要求read和load、sotre和write这两对操作必须按顺序执行，但没有保证连续执行，也不允许其中其中之一单独执行。

内存屏障

包括LoadLoad, LoadStore, StoreLoad, StoreStore共4种内存屏障。内存屏障是与相应的内存重排序相对应的。

屏障类型	指令示例	说明
LoadLoad Barriers	Load1; LoadLoad; Load2	确保Load1数据的装载，之前于Load2及所有后续装载指令的装载。
StoreStore Barriers	Store1; StoreStore; Store2	确保Store1数据对其他处理器可见（刷新到内存），之前于Store2及所有后续存储指令的存储。
LoadStore Barriers	Load1; LoadStore; Store2	确保Load1数据装载，之前于Store2及所有后续的存储指令刷新到内存。
StoreLoad Barriers	Store1; StoreLoad; Load2	确保Store1数据对其他处理器变得可见（指刷新到内存），之前于Load2及所有后续装载指令的装载。StoreLoad Barriers会使该屏障之前的所有内存访问指令（存储和装载指令）完成之后，才执行该屏障之后的内存访问指令。

happens-before

如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须存在happens-before关系。

作用：描述多线程操作之间的内存可见性。

程序顺序规则：一个线程中的每个操作先行发生于该线程中的任意后续操作。
监视器锁规则：对一个监视器锁的解锁先行发生于随后对这个监视器锁的加锁。
volatile变量规则：对一个volatile域的写先行发生于任意后续对这个volatile域的读。
线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每一个动作。
线程终止规则：线程中的有操作先行发生于对此线程的终止检测。Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
线程中断规则：对线程的interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检查到中断事件的发生。
对象终结规则：对象的构造函数先行发生于启动对象的终结器(finalize())。
传递性：如果A先行发生于B，且B先行发生于C，那么A 先行发生于C。