JMM（Java Memory Model，Java内存模型）

一、计算机高速缓存

二、Java内存模型简介

1. JMM抽象描述了Java线程和主内存之间的关系。

2. 每个线程都有一个自己的工作内存，共享变量保存在主内存中，每个线程工作内存中都有一份共享变量的副本。

3. 线程间的通信：
   （1）首先，线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
   （2）然后，线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

JMM中线程的工作内存只是抽象的概念，并不是实际存在，大概相当于L1、L2、L3高速缓存。

三、8种原子指令

四、JMM的三个特征（问题）

1. 可见性

一个线程修改了共享变量后，怎么立即被其他线程看到？

volatile，通过内存屏障实现可见性
synchronized，ReentrantLock，通过锁实现可见性
final，限制共享变量不能为修改

2. 原子性

上面8种原子操作指令，单独某一个都是原子性的，但合起来就不是原子性的。
例如，i++操作就不是原子性的。

volatile，不能保证原子性
synchronized，ReentrantLock，可以保证原子性

3. 有序性

CPU在执行程序时，为了提高性能，会对指令进行重排序，主要分为三种：

（1）编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。
（2）指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism， ILP）来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
（3）内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。

五、内存屏障

是一种JMM层面抽象出来的概念，描述的是一种屏障的功能
在CPU层面上来说，就是一些特殊的指令

1. 屏障的概念划分：

（1）一类是强制读取主内存，强制刷新主内存的内存屏障，叫做Load屏障和Store屏障
（2）另外一类是禁止指令重排序的内存屏障，有四个分别叫做LoadLoad屏障、StoreStore屏障、LoadStore屏障、StoreLoad屏障

2. X86架构提供的三种屏障指令：

（1）lfence，是一种Load Barrier 读屏障。在读指令前插入读屏障，可以让高速缓存中的数据失效，重新从主内存加载数据

（2）sfence, 是一种Store Barrier 写屏障。在写指令之后插入写屏障，能让写入缓存的最新数据写回到主内存

（3）mfence, 是一种全能型的屏障，具备ifence和sfence的能力

3. lock前缀指令是内存屏障吗？

不是，lock本质上是一种锁。

六、JMM与JVM之间的关系

JMM和JVM是在不同层次上的划分，两者基本没任何关系。

JMM描述的是线程和内存之间的关系。

JVM是运行时的数据区划。