JMM

JAVA Memory Model 简称JMM，是JAVA内存模型。这个和虚拟机内存模型里面的栈，堆其实没有太大的联系。该模型指的是JAVA 运行的时候，每个线程的内存访问机制。

主内存和工作内存

【JAVA线程内存模型】_赋值 这是一张不是很清晰的图片，选自《深入JAVA虚拟机》一书。首先是主内存，所有的变量都是存在于主内存里面，JAVA的每个线程使用的是自己的工作内存，工作内存中存放的是主内存变量的拷贝，也就是说JAVA线程想要使用主内存的变量不是直接操作主内存中的变量，而是首先把内存拷贝到自己的工作内存中去，然后再去操作。

内存间的数据操作

JAVA线程想要使用主内存的数据，就需要把它拷贝的本地，那么这个使用的过程其实并不是简单的做一份拷贝就结束了，因为多线程环境下，有的变量正在被使用，所以会造成很多问题，比如脏读/幻读/不可重复读等。为了保证这一操作在多线程下是安全的，java内存模型定义了8种操作。需要注意的是这些操作都是原子操作，不可中断。
lock：作用于主内存的变量，用来锁定某个变量，标识该变量正在被线程占用。
ulock：作用于主内存变量，用来解锁某个变量，解锁之后，该变量可以被其他线程锁定。
read：将主内存的变量读到工作内存中去。
load：把read得到的变量放到工作内存的拷贝里面。
use：作用于工作内存里的变量，把变量的值交给执行引擎。
assign：赋值，把执行引擎得到的结果赋值给工作内存中的某个变量。
store:把工作内存中的变量写回主内存
write：把写回来的值重新赋值给该变量。
虽然说是八个操作，其实可以分为四组。锁定/解锁，读取，赋值，写回。
同时规定了，read和load必须按照顺序出现，store和write比如按照顺序出现。
说的就是从主内存读取变量到工作内存后，必须写入拷贝，把拷贝的值写入主内存中之后必须更新之前的值。

操作的规则

加锁：线程可以多一个变量多次lock，同时ulock的次数也要对应。不能去lock一个被其他线程锁定的变量，不能unlock一个没有被lock的变量。这些都是挺自然的规定。
强制写回：线程对某个变量赋值后，必须同步回主内存。
不能无原因写回：没有任何赋值操作不能把拷贝写回主内存。
还有很多，只是提几点比较重要的。

volatile关键字

volatile是java提供的一个最简单的同步变量的方式。其实可以简单的理解为，被该关键字修饰的变量它的值在工作线程中是无效的，所有修改对所有的线程都是可见的。一般的线程同步都是把值更新之后，写回主内存这样才能够被其他线程看见。
特点：被volatile修饰的变量的修改对其他线程都是可见的，但是也不是立刻可见的，举个简单的例子：

public class Main {
    public static volatile int race=1;
    public static void Increase(){
        race++;
    }
    public static  final int THREAD_NUM=20;
    public static void main(String[] args) {
        Thread []threads=new Thread[THREAD_NUM];
        for(int i=0;i<THREAD_NUM;i++){
            threads[i]=new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for (int i=0;i<10000;i++){
                        Increase();
                    }
                }
            });
            threads[i].start();
        }
        while(Thread.activeCount()>1)
            Thread.yield();
        System.out.println(race);
    }
}

这段代码，开启20个线程，每次对i+1000,结果应该是200000,但是会发现，其实结果比这个小一点。这说明线程其实同步是失败的。
原因：race这个值的修改，并不是立即可见，当race被加1时，其他线程的修改没有被同步到这里来，导致这个加一失效了，所以值偏小。一般的同步我们使用synchorized加锁同步。这里多说一点就是存在数据依赖，对于race的计算依赖于它之前的值，然而它之前的值并没有被同步过来。所以volatile的同步也是通过写回主内存的同步，只不过这里的定义比较强，一旦被修改就会被写回主内存，如果不存在前后的数据依赖，多线程使用这个关键字修饰来同步，还是很稳的。

禁止指令重排

这是并发的过程中最难以发现的错误之一，指令重排序是计算机结构原理里面重会谈到的一个概念，一言以蔽之就是：因为要最大化的利用CPU的时间，所以在翻译成汇编时，常常把指令重排。但是这个时候会出现一些比较奇怪的问题，比如：
【JAVA线程内存模型】_java_02
initFlag是标识userName有没有被初始化，这两条指令的是有先后顺序的，必须当initFlag为true时才能使用userName，否则会得到一个空值。如果编译器优化，把initFlag先赋值，然后对于userName的赋值在后边，那么这时线程阻塞，结果其他线程看到的initFlag是true，就认为userName已经被赋值过了，这样会出现问题。所以使用volatile修饰initFlag可以避免这一问题。
【JAVA线程内存模型】_java_03被volatile修饰关键字的赋值的地方，是被插入了很多的内存屏障，来保证不进行指令重排。所以从这一角度来看，似乎加锁和直接使用volatile来做，效率其实差别不大。

特例

在前边说了内存模型的8种操作，但是有两个特例，long，double类型的数据，这是64位数据，虚拟机可以不保证操作的原子性，把64为拆分为两个32位数据，然后对这两个32为数据的操作保证原子性，所以这在理论上会出现一种只读取到半个变量的值的错误，但是这种一般虚拟机都有保证机制，不会出现这种奇怪的错误。