目录
- 一、是什么
- 二、为什么要有内存模型？
- 三、内存交互的八个原子操作
- 四、操作规则
- 五、内存可见性
- 六、解决内存可见性问题
一、是什么
Java多线程内存模型是基于Cpu缓存模型建立的，它的作用是屏蔽掉不同硬件和操作系统的内存访问差异，实现各种平台具有一致的并发效果。
二、为什么要有内存模型？
画一个简单的CPU缓存模型。
开始CPU是直接和主存进行交互的，但这样会有一个很大的问题，CPU的计算速度非常快，而主存是硬盘操作，比起CPU会慢很多很多，有时候CPU需要等待主存，导致效率很低。所以在CPU和主存之间加一个高速缓存作为缓冲，虽然高速缓存和CPU之间还存在速度差别，但比直接访问主存的效率高
的多。
注：这里的高速缓存是分成多级缓存，这里只是了解，简单画了一下。
三、内存交互的八个原子操作
线程从主内存中读取一个变量到自己的工作内存，线程结束时再把这个变量写回主内存中，是需要经过以下8个操作。（按顺序）
- lock（锁定）：将一个变量标识成线程独有状态。
- read（读取）：将变量的值读取到线程的工作内存中。
- load（加载）：将读取到的值指向工作内存中变量副本。
- use（使用）：把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎。
- assign（赋值）：将执行引擎收到的值赋值给变量副本。
- store（存储）：将变量副本的值传递到主内存。
- write（写入）：将值赋值给主内存的变量。
- unlock（解锁）：将锁定的变量解锁。
这些操作需要按顺序执行，可以不连续执行，比如read和load之间可以夹杂其他操作。lock可选。
四、操作规则
- 如果一个变量在线程中改变了，就必须同步到主内存中。
- 如果一个变量没有发生过任何assign操作，就不需要往主内存写了。
- 不运行read、load和store、wirte单独出现。
- 一个变量只能同时被一个线程锁定，这个线程可以进行多次lock锁定，但必需对应次数的unlock解锁。
- 对一个变量执行lock操作，那将会清空工作内存中此变量的值，需要重新load或assign。
- unlock前必需store和write。
- 不运行unlock未被lock或者被其他线程lock的变量。
- 这些操作需要按顺序执行，可以不连续执行。
五、内存可见性
在内存模型中，线程会把内存中的变量a的值读取到自己的工作内存中，并赋值给工作内存中的副本变量，使用完之后再把新值写会内存，更新内存中变量a的值。
这样就会导致一个问题，看下面代码：
public class Demo1 {
private static int a = 1;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (a == 1) {}
System.out.println("a不等于1了....");
}, "线程2").start();
new Thread(() -> a = 2, "线程1").start();
}
}代码比较简单，一个线程判断a的值，一个线程改变a的值，思考一下，会不会执行 System.out.println("a不等于1了....");
答案：不会打印。看下图
线程1和线程2都用到了变量a，线程1将改变了a的值，并将a的值写回了主内存（不管怎样，线程结束之前肯定要写回），但线程1的这个操作对线程2来讲是不可见的，也就是线程2根本感知不到线程1修改了a的值，线程2中的a还是1，会一直while下去。这就是内存可见性。
这也会产生另一个问题，如果两个线程都是修改操作，就会导致一个线程会覆盖另一个线程刚修改好的值。这个问题在多线程数值计算时会造成错误的结果。
六、解决内存可见性问题
- 加锁
我们以synchronized锁为例，其他锁也可以。
在获取某个变量的锁的时候，会清空工作内存，重新将这个变量从主内存加载到工作内存中。
public class Demo1 {
private static Integer a = 1;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (a == 1) {
synchronized (a) {
}
}
System.out.println("a不等于1了....");
}, "线程2").start();
new Thread(() -> a = 2, "线程1").start();
}
}- volatile关键字
private static volatile int a = 1;，将变量用这个关键字修饰，就可以保证另一个线程修改这个值时对当前线程可见。
简单说一下原理，jdk底层是c++实现的，底层代码中给变量赋值的时候，会判断这个变量是否是被volatile修饰的，如果是会在这个代码之后执行一个lock指令，这个指令不是内存屏障但有内存屏障的功能，它作用就是锁住这个变量的内存地址，并且立马将线程1中修改的值写回主存，线程2的cpu通过嗅探机制判断总线上是否有cpu要修改自己缓存中a的内存地址，如果有会将自己缓存中的值变成失效状态，下次在使用的时候，发现是失效状态的，会重新从主存中读取加载。
