java内存模型及常见的几种非原子性操作

java内存模型（JMM）

java内存模型 （java memory model JMM）指定了java虚拟机如何与计算机的主存RAM进行工作（可以类比RAM和cpu L1 L2 L3高速缓存）

java内存模型定义了线程和主内存之间的抽象关系

线程不能直接操作主内存，只有先操作了工作内存之后才能写入主内存。

工作内存和java内存模型一样也是一个抽象的概念，它其实并不存在，其涵盖了缓存、寄存器、编译器优化以及硬件等。

jvm采用java内存模型机制来屏蔽各个平台和操作系统之间内存访问的差异，以实现让java程序在各种平台下达到一致的内存访问效果。比如C语言中的int变量，在某些平台下占用两个字节的内存，在某些平台下占用四个字节的内存，java则在任何平台下，int类型就是四个字节，这就是所谓的一致内存访问效果。

1. 自增操作

++这个操作，分成三步：

1. 线程从主内存中读出来最新的value值
2. 会放到线程的虚拟机栈的栈帧中的操作栈上，压进去，然后弹出，供cpu计算加1，计算完成再压入，再弹出
3. 线程将新的值再写回到内存中。

可能存在的问题：

1. 在线程执行到第2步的时候，另一个线程在可能已经修改了主内存中value的值，而写写回后将另一个线程的操作覆盖掉了
2. 要考虑并发和并行的情况
   • 当线程1和线程2在同一个cpu上进行切换，会共享工作内存，这是并发的情况
   • 当线程1和线程2在不同cpu上进行切换，这是并行的情况

2. instance = new Singleton();

instance = new Singleton();

编译为JVM代码，需要做三件事情

1. 要分配内存

2. 调用Singleton的构造函数，字节码指令是invokeSpecial

3. 给instance赋值，指向新创建的对象

其中2和3是可能发生指令重排操作的，这也是单例模式下双重校验仍要使用volatile的原因

3. y = x;

y=x是非原子性的，因为其包含两个步骤：

1. 执行线程从主内存中读取x的值（如果x已经存在于执行线程的工作内存中，则直接获取），然后将其存入当前线程的工作内存中

2. 在执行线程的工作内存中修改y的值为x，然后将y的值写入主内存中

这两步都是原子操作，但合在一起就不是原子操作了

4. 64位数据操作

比如在AtomicLong中，

/**
 * Records whether the underlying JVM supports lockless
 * compareAndSet for longs. While the intrinsic compareAndSetLong
 * method works in either case, some constructions should be
 * handled at Java level to avoid locking user-visible locks.
 */
static final boolean VM_SUPPORTS_LONG_CAS = VMSupportsCS8();

这个是AtomicInteger没有的

long是64位的，

与cpu通信是通过总线进行的，有数据总线、控制总线、地址总线。

如果数据总线是32位的，那么long就要分两次来传输给cpu，这样可能就不好保证原子性了

如果不支持，可能就需要对总线进行加锁了，比如对数据总线进行加锁，我要把高位和低位都拿过去，然后再把锁释放，这样可能效率要低一些。如果支持，就不需要锁总线