JMM(java内存模型)

一、什么是JMM模型?

Java内存模型(Java Memory Model简称JMM)是一种抽象的概念，并不真实存在，它描 述的是一组规则或规范，通过这组规范定义了程序中各个变量(包括实例字段，静态字段和构 成数组对象的元素)的访问方式。JVM运行程序的实体是线程，而每个线程创建时JVM都会为 其创建一个工作内存(有些地方称为栈空间)，用于存储线程私有的数据，而Java内存模型中规 定所有变量都存储在主内存，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问，但线程对变量的 操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行，首先要将变量从主内存拷贝的自己的工作内存空 间，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回主内存，不能直接操作主内存中的变量， 工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝，前面说过，工作内存是每个线程的私有数据区 域，因此不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的通信(传值)必须通过主内存来完 成。

二、JMM不同于JVM内存区域模型

JMM与JVM内存区域的划分是不同的概念层次，更恰当说JMM描述的是一组规则，通过

这组规则控制程序中各个变量在共享数据区域和私有数据区域的访问方式，JMM是围绕原子 性，有序性、可见性展开。JMM与Java内存区域唯一相似点，都存在共享数据区域和私有数 据区域，在JMM中主内存属于共享数据区域，从某个程度上讲应该包括了堆和方法区，而工作 内存数据线程私有数据区域，从某个程度上讲则应该包括程序计数器、虚拟机栈以及本地方法 栈。

三、主内存

主要存储的是Java实例对象，所有线程创建的实例对象都存放在主内存中，不管该实例对 象是成员变量还是方法中的本地变量(也称局部变量)，当然也包括了共享的类信息、常量、静 态变量。由于是共享数据区域，多条线程对同一个变量进行访问可能会发生线程安全问题。

四、工作内存

主要存储当前方法的所有本地变量信息(工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝)，每 个线程只能访问自己的工作内存，即线程中的本地变量对其它线程是不可见的，就算是两个线 程执行的是同一段代码，它们也会各自在自己的工作内存中创建属于当前线程的本地变量，当 然也包括了字节码行号指示器、相关Native方法的信息。注意由于工作内存是每个线程的私有 数据，线程间无法相互访问工作内存，因此存储在工作内存的数据不存在线程安全问题。

 

五、Java内存模型与硬件内存架构的关系

多线程的执行最终都会映射到硬件处理器上进行执行，但Java内存模型和硬件内 存架构并不完全一致。对于硬件内存来说只有寄存器、缓存内存、主内存的概念，并没有工作 内存(线程私有数据区域)和主内存(堆内存)之分，也就是说Java内存模型对内存的划分对硬件内 存并没有任何影响，因为JMM只是一种抽象的概念，是一组规则，并不实际存在，不管是工作 内存的数据还是主内存的数据，对于计算机硬件来说都会存储在计算机主内存中，当然也有可 能存储到CPU缓存或者寄存器中，因此总体上来说，Java内存模型和计算机硬件内存架构是一 个相互交叉的关系，是一种抽象概念划分与真实物理硬件的交叉。(注意对于Java内存区域划分 也是同样的道理)

 

六、JMM-同步八种操作介绍

(1)lock(锁定):作用于主内存的变量，把一个变量标记为一条线程独占状态

(2)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

(3)read(读取):作用于主内存的变量，把一个变量值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

(4)load(载入):作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作 内存的变量副本中

(5)use(使用):作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎

(6)assign(赋值):作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存 的变量

(7)store(存储):作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中， 以便随后的write的操作

(8)write(写入):作用于工作内存的变量，它把store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

如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存中，就需要按顺序地执行read和load操作， 如果把变量从工作内存中同步到主内存中，就需要按顺序地执行store和write操作。但Java内 存模型只要求上述操作必须按顺序执行，而没有保证必须是连续执行。

 

 

七、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使用一个未被初始化(load 或者assign)的变量。即就是对一个变量实施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此变量的值，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。

 

八、volatile内存语义

volatile是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制。volatile关键字有如下两个作用 保证被volatile修饰的共享变量对所有线程总数可见的，也就是当一个线程修改了一个被volatile修饰共享变量的值，新值总是可以被其他线程立即得知。 禁止指令重排序优化。

通过对指令重排，CPU可以获得更快地响应速度，但也给编写并发程序的程序员带来了诸多挑战。
内存屏障是用来防止CPU出现指令重排序的利器之一。

参考文献 https://www.jianshu.com/p/6745203ae1fe 

             https://segmentfault.com/a/1190000000396289