JMM 内存操作指令

​在上篇文章《内存屏障是个什么鬼》提到了内存访问的一些指令。这篇文章就来系统地介绍这些指令。

JMM

Java 内存模型类似于高速缓存与主存之间的一个关系。

一句话解释下什么是 JMM：

每个线程执行过程中操作的内存，我们称之为工作内存。线程在操作主存中共享变量时，会将变量 load 到工作内存，执行完操作后，还得 save 回主存中。

内存操作指令

了解了JMM后，看下面一段代码：

public class Test {
    int a;
    public int getA() {
        return a;
    }
    public void setA(int a) {
        this.a = a;
    }
}

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线程在执行看似简单的的get/set方法时，在内存层面其实涉及到了相对复杂许多的内存操作指令。

JMM 定义了8个原子内存操作指令：

1. lock：作用于主存，把一个变量地址标记为一个线程独享；
2. unlock:  作用于主存，释放这个变量地址，其他线程方可共享；
3. read:  作用于主存，将主内存的变量值传输到工作内存，供随后的 load 指令使用；
4. load: 作用于工作内存， 将 read 传输过来的变量值赋值给本地（工作内存）变量副本；
5. use: 作用于工作内存，把变量的值传给 cpu 计算单元来使用；
6. assign: 作用于工作内存，把 cpu 计算单元计算出来的值给本地变量；
7. store：作用于工作内存，把本地变量传输到主存，供随后的 write 指令使用；
8. write: 作用于主存，把 store 传输过来的变量值，赋值给主存中的变量副本；

重点关注 read-load 和 store-write 指令， 这四个指令涉及到工作内存和主存间的交互操作，内存屏障就是使用了这些指令。
 

long 和 double 的非原子操作协定

JMM 允许虚拟机将没有被volatile修饰的64位数据的读写操作划分为两次32位的操作来进行，即允许不同的虚拟机来自行选择是否要保证64位数据类型的load、store、read和write这四个操作的原子性。

非原子访问操作，在并发环境下就有可能出现中间态的数据，既不是原值，也不是线程中的修改的值。

这个其实不必过于担心，事实上，这种非原子操作基本很少见，原因有三：

1.  主流的64位虚拟机不会出现非原子操作，32位的x86 hotSpot 有这个风险。

2. CPU 中集成了浮点运算器，用来专门处理浮点数据，因此，即使使用了32位的虚拟机也不会出现非原子访问操作风险。

3. Hotspot 从 JDK9 开始  新增了参数 -XX：+AlwaysAtomicAccesses 来要求虚拟机对所有数据类型都进行原子性的访问。

最后如果明确知道变量存在多线程并发修改的情况，并且你不放心的话，就在前面加个 volatile 就是了。

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