JAVA内存模型（JMM）

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原创最新推荐文章于 2026-05-11 11:59:30 发布 218 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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java内存模型：

		java虚拟机规范中定义的java内存模型（JMM）是为了 屏蔽各种操作系统 ，硬件等内存的访问差异，以确保Java程序在所有操作系统和平台上能够实现一次编写、到处运行的效果。
		理解java内存模型是学习java并发的基础，JMM定义了java中多线程对共享变量操作的定义

主内存

	  java虚拟机规范规定所有的共享变量存储在主内存中

工作内存

每个线程有自己的独立内存空间--工作内存；

每个线程不能直接操作主内存中的变量，只能从主内存copy到自己的工作内存空间进行操作，然后写入到主内存空间；各个线程是不可见的数据不共享的，线程之间的通信需要通过主内存进行交互；所以在多线程进行操作的时候就会出现数据一致性问题

工作内存和主内存交互协议

Java内存模型
lock(锁定)：作用于主内存变量，锁定变量为线程独占状态
unlock(解锁): 作用于主内存变量，解锁线程锁定的变量，供其他线程使用
read(读取)：作用于主内存变量，把一个变量的值从主内存中传输到线程工作内存中，以便随后的load操作
load(载入)：作用于工作内存变量，把从主内存中读取到的值保存到工作内存的变量副本中
use(使用)：作用于工作内存变量，把工作内存中的变量值传递给执行引擎，每当虚拟机需要使用这个变量的时候，就会执行该操作
assign(赋值)：作用于工作内存中的变量，把从执行引擎中获取到的值赋值给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的指令的时候会执行该操作
store(存储)：作用于工作内存变量，把工作内存中变量的值传递给主内存，以便后续的write操作
write(写入)：作用于主内存变量，把store操作过来的值写入到主内存变量中

这8个步骤必须符合的规则

不允许read和load、store和write操作之一单独出现，以上两个操作必须按顺序执行，但没有保证必须连续执行，也就是说，read与load之间、store与write之间是可插入其他指令的。
不允许一个线程丢弃它的最近的assign操作，即变量在工作内存中改变了之后必须把该变化同步回主内存
一个新的变量只允许在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用未初始化的变量
不允许一个线程回写没有修改的变量到主内存，也就是如果线程工作内存中变量没有发生过任何assign操作，是不允许将该变量的值回写到主内存
一个变量在同一时刻只能被一个线程进行lock操作，加锁后其他线程不能对该变量进行lock操作，只能等待解锁unlock后其他线程才能操作；但是同一线程对该变量能进行多次lock操作，不过也要相应执行多次的unlock
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。
不允许对没有lock的变量执行unlock操作，如果一个变量没有被lock操作，那也不能对其执行unlock操作，当然一个线程也不能对被其他线程lock的变量执行unlock操作
对一个变量进行unlock操作的时候，必须把变量值同步回主内存

原子性，可见性和有序性

原子性：操作是不可中断的，要么成功要么失败；java内存模型中定义了8种操作都是原子操作，不可再分的；
由Java内存模型来直接保证的原子性变量操作包括read、load、assign、use、store和write，我们大致可以认为基本数据类型的访问读写是具备原子性的。如果应用场景需要一个更大方位的原子性保证，Java内存模型还提供了lock和unlock操作来满足这种需求，尽管虚拟机未把lock和unlock操作直接开放给用户使用，但是却提供了更高层次的字节码指令monitorenter和monitorexit来隐式的使用这两个操作，这两个字节码指令反应到Java代码中就是同步块–synchronized关键字，因此在synchronized块之间的操作也具备原子性。
所以可以这么说JMM中定义的 read,load，assign,use,stoe,write都是原子性操作，lock和unlock是为了在多线程情况下保证原子性
可见性：可见性是指当一个线程修改了变量的值，其他线程能够立即感知到；变量值修改后刷新会主内存，使用变量的值时从主内存刷新回工作内存；volatile修饰的变量在操作的时候是具备可见性的，除了volatile之外，Java还有两个关键字能实现可见性，即synchronized和final;而final关键字的可见性是指：被final修饰的字段在构造器中一旦初始化完成，其他字段就能看见

final字段的值，也就是final域能确保初始化过程的安全性。

有序性：单线程中所有的操作都是有序的；如果在多线程环境下，一个线程观察其他线程的操作都是无序的；前半句是指“线程内表现为串行的语义”，后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存与主内存同步延迟”现象；也可以这么说单线程中不存在有序和无序，只有在多线程环境下多个线程操作顺序是乱序的

这里引入一个指令重排序的概念；编译器在不改变程序的语义的情况下对代码指令进行重排序；
在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。例如：

	int a = 10;
	int b = 20;

这样的操作可能会先加载 int b = 20; 两个变量的加载顺序是不关联的

	int a = 10;
	int b = a;

这样的操作是和顺序由关联的必须先加载a，在加载 b

再看下面代码

// 定义两个变量
int a = 0;
boolean flag = false;
public void opration1() {
	a = 2;                     // 1
	flag = true;               // 2
}
public void opration2() {
	if (flag) {                // 3
		System.out.print(a * a);//4
	}
}

现在假设有两个线程，一个线程调用了opration1 方法，一个线程调用了opration2 方法，由于指令重排序线程1 可能是这么执行的

flag = true;  // 先执行了flag = true 并写入了主内存
a = 2;

然后这个时候线程而开始执行了，线程2 获取到的flag = true， a = 0;(线程1 的a赋值操作还没写入到主内存) 所以会输出 0 ；

再看一个经典的单例问题，双重检测机制

//常见的 线程安全的单例模式
public class TestA {
   
   private TestA(){}
   
   public static TestA ta = null;
   
   public static TestA getInstance() {
       if (ta == null) {
           synchronized (TestA.class) {
               if (ta == null) {
                   ta = new TestA();
               }
           }
       }
       return ta;
   }
}