JMM内存模型(未完节)

本文回顾了计算机内存操作的发展历程,从最初的CPU与主存直接交互到引入多级缓存解决性能瓶颈,再到多核处理器时代的缓存一致性问题。深入探讨了内存模型的概念及其在确保并发操作下共享内存的可见性、原子性和有序性方面的作用。特别聚焦于Java内存模型(JMM),解释了其如何定义Java虚拟机与计算机内存的交互规则。

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一、什么是内存模型?

先来了解下计算机操作发展的历史:

part1时期

  • 计算机执行指令的时候都是在CPU中,数据都在主存中,物理内存中。
  • 随着技术发展CPU中的执行速度越来越快,然而主存的技术遇到瓶颈,导致CPU的操作都要等待主存操作的响应。

    ceo————员工

于是考虑能不能不直接操作主存,在上层添加缓冲层


       part2时期                    

  • 在CPU主存之间产生高速缓存层,CPU读写指令通过高速缓存层,恰如其名,这层速度很快,可以满足CPU越来越快的执行速度
  • 在程序运行过程中,会将一部分需要进行运算的数据,从主存复制到高速缓存,CPU直接与高速缓存操作
  • 运行结束,高速缓存再将数据刷到主存中

                               CEO —— 管理 ——员工

 逐渐一层缓存不能满足要求,产生多级缓存   


     part3时期   单核,多线程

  • 开始产生多级缓存,一级缓存(L1),二级缓存(L2),三级缓存(L3)
  • 实现的技术难度依次递减,存储量依次递增  L1————L3
  • 单核只有一个CPU,分配时间片,执行命令,交互数据
  • 单核有一套缓存

                          CEO——人力主管——人事——员工

     part3时期   多核,多线程

  • 多核产生有多套缓存
  • 共享L2/L3缓存
  • 末级缓存与主存做交互
  • 当两个CPU的缓存同时操作,共享缓存就会存在 缓存一致性问题

               CEO1,CEO2 ——秘书1,秘书2———人事主管————人事————员工

      硬件升级产生的问题

  • 多线程情况下产生了缓存一致性问题   ————可见性
  • 为了使得处理器内部运算单元被充分利用,处理器可能对代码进行乱序处理,处理器优化——原子性
  • 编译器也会有类似的操作进行指令重排序 ——有序性

内存模型:

  • 为了保证并发情况下的,共享内存的可见性,原子性,有序性,内存模型规定了共享内存中多线程操作的规范

  • 通过内存模型的规范保证读写的指令正确性

  • 解决方式:限制处理器优化 && 内存屏障

  • 是一种对共享内存操作的规范

二、Java内存模型

Java内存模型,JMM(Java Memory Model),定义了Java 虚拟机(JVM)与计算机内存的交互规则,保证了对共享内存操作的可见性,原子性,有序性。

 

 

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