01

概念

Java内存模型(Java Memory Model，JMM)JMM主要是为了规定了线程和内存之间的一些关系。 根据JMM的设计，系统存在一个主内存(Main Memory)，Java中所有变量都储存在主存中，对于所有线程都是共享的。 每条线程都有自己的工作内存(Working Memory)，工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作都是在工作内存中进行，线程之间无法相互直接访问，变量传递均需要通过主存完成。

02

特性

原子性

指一个操作是不可中断的，即使是多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程干扰

可见性

指当一个线程修改了某一个共享变量的值，其他线程是否能够立即知道这个修改。显然，对于串行程序来说，可见性问题 是不存在。因为你在任何一个操作步骤中修改某个变量，那么在后续的步骤中，读取这个变量的值，一定是修改后的新值。但是这个问题在并行程序中就不见得了。如果一个线程修改了某一个全局变量，那么其他线程未必可以马上知道这个改动。

有序性

对于一个线程的执行代码而言，我们总是习惯地认为代码的执行时从先往后，依次执行的。这样的理解也不能说完全错误，因为就一个线程而言，确实会这样。 但是在并发时，程序的执行可能就会出现乱序。给人直观的感觉就是：写在前面的代码，会在后面执行。 有序性问题的原因是因为程序在执行时，可能会进行指令重排，重排后的指令与原指令的顺序未必一致

03

主内存与工作内存

处理器上的寄存器的读写的速度比内存快几个数量级，为了解决这种速度矛盾，在它们之间加入了高速缓存。 加入高速缓存带来了一个新的问题：缓存一致性。如果多个缓存共享同一块主内存区域，那么多个缓存的数据可能会不一致，需要一些协议来解决这个问题。

所有的变量都 存储在主内存中，每个线程还有自己的工作内存 ，工作内存存储在高速缓存或者寄存器中，保存了该线程使用的变量的主内存副本拷贝。 线程只能直接操作工作内存中的变量，不同线程之间的变量值传递需要通过主内存来完成。 数据存储类型以及操作方式 1.方法中的基本类型本地变量将直接存储在工作内存的栈帧结构中 2.引用类型的本地变量：引用存储在工作内存，实际存储在主内存 3.成员变量、静态变量、类信息均会被存储在主内存中 4.主内存共享的方式是线程各拷贝一份数据到工作内存中，操作完成后就刷新到主内存中

04

内存间交互

关于主内存与工作内存之间的具体交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存，如何从工作内存同步回主内存子类的细节实现，java内存模型定义了八种操作：（这八个操作都具有原子性）

lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占的状态。
unclock（解锁）：作用于主内存的变量，把一个处于锁定的状态释放出来。
read（读取）：作用于主内存的变量，把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中
load（载入）：作用于工作内存的变量，把read操作从主内存 得到的变量值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，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。
assign（赋值）：作用于工作内存的变量，把一个从执行引擎接收到的值 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字节码指令时执行这个操作。
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递到主内存，以便write操作使用。write（写入）：作用于主内存的变量，把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中。

如图:

指令重排序的条件 1.在单线程环境下不能改变程序的运行结果 2.存在数据依赖关系的不允许重排序 3.无法通过Happens-before原则推到出来的，才能进行指令的重排序

05

happens-before 原则

程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作
锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作
volatile变量规则：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作
传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C
线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作
线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行
对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始

06

jvm和jmm之间的关系

jmm中的主内存、工作内存与jvm中的Java堆、栈、方法区等并不是同一个层次的内存划分，这两者基本上是没有关系的，如果两者一定要勉强对应起来，那从变量、主内存、工作内存的定义来看，主内存主要对应于Java堆中的对象实例数据部分，而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。 从更低层次上说，主内存就直接对应于物理硬件的内存，而为了获取更好的运行速度，虚拟机（甚至是硬件系统本身的优化措施）可能会让工作内存优先存储于寄存器和高速缓存中，因为程序运行时主要访问读写的是工作内存。

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