JMM——认识JMM

JMM（并发编程之内经）

时刻谨记JMM是一套抽象的规范，并不真实存在。但是我们不能去违背它。

为什么要理解JMM？JMM是Java为了解决多线程并发等问题，提出了一套规范。并针对并发可能出现的一系列问题，基于此模型提供了多种解决方案。便于我们java程序员可以写出又快又安全的代码。

1.JMM（Java Memory Model）内存模型

Java程序员基本上都听说过JVM，那JMM和JVM有什么关联呢？java想成为一个跨平台的语言的前提，就是有两块问题要解决。第一内存管理，第二CPU调度。于是针对内存管理编写出一套JVM规范。针对CPU调度编写出一套JMM规范。由此可见，两者都是java语言的核心。

  所以我们写代码的时候，只要涉及到多线程，就必须要知道JMM

2.JMM区域划分

  JMM既然是内存模型，肯定是对内存进行了划分。每一块内存都存放不同的东西，起到不同的作用。具体划分：①共享内存 ②工作内存。

图解如下：

2.1 共享内存

 JMM规定所有的变量内存都必须存储在共享内存中。共享内存也是主内存，所有线程都可以访问。
  看过JVM，都知道。JVM内存分为：线程独有(程序计数器，java虚拟机栈，本地方法栈)，线程共享(堆，方法区)。而且每个区域都可以存储数据。完全能够理解，把堆和方法区当做共享内存，但是无法理解把栈，程序计数器当做共享内存，因为这些是线程私有的，别的线程无法访问。但是如果换成另一种思路来理解，只是JVM只是规定了java线程的私有化，而JMM没有明确的规定java线程，操作系统又不是只能运行java一门语言。虽然这个听起来有点悖论，也有可能在设计之初，考虑到后来的扩展性，万一某天Java支持线程间互相访问，也不是没有可能。如果我们使用的是Java当前版本，JVM依然是按照线程私有和线程共享来划分的，仍然完全可以理解为共享内存就是堆和方法区。（法无规定即可为）

主要存储的数据：

• Java对象
• 类信息、常量、静态变量

2.2 工作内存

  JMM规定线程操作的内存，被称为工作内存。
  同样的道理，仍然可以把线程的栈内存和程序计数器理解为工作内存。

主要存储的数据：

• 共享内存区数据副本
• 基本数据类型
• 进行逃逸分析后的java对象

3.基于JMM线程工作流程

JMM规定的制定，就是为了Java程序多线程协调工作。

 由上可以，线程在操作的数据的过程，是先从主内存拷贝一个副本到工作内存，然后线程在工作内存中对数据进行修改，之后在刷新回到主内存中。

4.JMM线程模型多线程可能引发的安全问题

 如果是单线程在进行操作数据的时候，并不会引起任何的安全问题。但时当多线程操作的时候，从主内存中读取，再刷回主内存并不是一个原子操作。又因为线程值能操作自己的工作内存，所以肯定会存在数据相互覆盖的问题。这也就是线程安全的问题。

线程B工作内存中的值，到底1还是2？都有可能，所以这就叫做线程安全问题。当然肯定有解决的手段，后续会讲解。

5.数据同步的八大原子性操作

 看到这里，我们肯定会有疑问？既然JMM有数据安全的问题，为什么还要这样取设计呢？JMM的设计的核心因数是什么？通过数据同步的八大原子性操作，我们大概可以明白JMM到底做了什么核心的事情。
八大原子操作分为：

• Lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标记成一条线独占状态。
• unLock（解锁）：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
• read（读取）：作用于主内存的变量，把一个变量从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用。
• load（载入）：作用于主内存的变量，它把read操作从内存中得到的变量放入工作内存的变量副本中。
• use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存的一个变量值传递给执行引擎。
• assign（赋值）：作用于工作内存的变量，它把一个执行引擎收到的值赋给工作内存的变量中。
• store（存储）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的值传送到主内存中，以便随后的write的操作。
• write（写入）：作用于工作内存的变量，它把stroe操作从工作内存中的一个变量的值传送到主内存的变量中。

此八个操作，之所以成为原子操作，表示每一个操作都必须一次性执行完，就比如read(读取)操作，不可能在读取一半的时候，就去做其他的事情。但是八大原子操作，原子性仅对每一个操作而言，例如：read和load，read操作完成后，可以不直接执行load操作。

当然，我们整个流程是按照一定的规则来进行的，不会发生数据还没有read就进行use。

同步规则分析

1. 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中。
2. 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接把一个未初始化（load或者assign）的变量。即使是对一个变量实施use和store操作之前，必须先自行assign和load操作。
3. 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一个线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现。
4. 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中变量的值，在执行引擎使用这个变量之前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。
5. 如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作；也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。
6. 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步到主内存中（执行store和write操作）。