在java中，采用的是共享内存模型。JMM描述的是一组规范，它定义了程序中各个变量(对象实例，静态变量，数组对象元素)的访问方式。它决定了它决定了一个线程对共享便来那个的写入如何对另一个线程可见。它试图屏蔽各种硬件和内存系统的内存访问的差异，使java在各种状态下都可以达到内存一致性。

jmm概述：

处理器上的寄存器的读写速度比内存快多个数量级，未解决这种冲突，所以在每一线程中加了高速缓存(本地内存)。而JMM定义了java的线程与内存的关系：线程的共享变量是存储在主内存中，每一个线程都有一个私有的工作内存，工作内存中存储着该线程读/写共享变量的副本。

java操作linux共享内存 java共享内存读取_初始化

数据存储类型以及操作方式：

方法中的基本类型本地变量直接存储在工作内存的栈帧中。引用类型的本地变量，其引用存储在工作内存中，本身存储在主内存中；成员变量，静态变量，类信息存储在主内存中。

主内存共享的方式是线程各拷贝一份数据到工作内存中。待操作完成后就刷新到主内存中。

java内存之间的交互：

jmm定义了8个操作来完成主内存与工作内存的交互：load,read,lock,unlock,use,assign,store,write

 

java操作linux共享内存 java共享内存读取_java操作linux共享内存_02

  1. read:将一个值从主内存中读取到工作内存中
  2. load:在read执行过后，把read得到的值放入到工作内存的副本当中
  3. use:把工作内存的值传递给执行引擎
  4. assign:把一个从执行引擎得到的值传递给工作内存的变量当中
  5. store:把工作内存的一个变量的值传递到主内存中
  6. write:在store后执行，吧store得到的值放入到主内存的变量当中
  7. lock:作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态
  8. unlock:作用于主内存的变量，把处于锁定的变量从内存中释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定

若将一个变量从主内存中复制到工作内存中，需要按顺序的执行read和load操作；若要把一个变量从工作内存复制到主内存中，则需要按顺序执行store和wriite操作。java内存模型只要求他们按顺序执行，而不要求他们连续执行。八种操作必须符合以下规则：

  1. 不允许read和load、store和write操作之一单独出现
  2. 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。
  3. 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。
  4. 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assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作。
  5. 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，lock和unlock必须成对出现
  6. 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前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
  7. 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。
  8. 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）。

重排序：

为了提高执行程序，编译器和处理器会对指令进行重排序(在满足happens-before的前提下)，分为三中类型：

编译器优化的重排序：编译器在不改变单线程语义的前提下，重新安排语句的执行顺序

指令级并行的重排序：现代处理器使用了指令集并行的技术，若不存在数据的依赖性，则会进行指令的重排序

内存系统的重排序：由于会使用缓存与读写缓冲区，导致加载和存储看起来是在乱序执行

 

java操作linux共享内存 java共享内存读取_可见性_03

内存模型三大特性：

原子性：

java内存模型保证了load,read,lock,unlock,use,assign,store,write操作具有原子性。但是java允许虚拟机将未用volatile修饰的64位数据的读写(load,read,store,write)分为两次32位的数据进行；针对于int来说，其只能保证八个交互的单个原子性，不能保证整体操作的原子性

AtomicXXX能保证多个线程修改的原子性。除了使用原子类之外，也可以使用 synchronized 互斥锁来保证操作的原子性。它对应的内存间交互操作为：lock 和 unlock，在虚拟机实现上对应的字节码指令为 monitorenter 和 monitorexit(获得了对象的头信息)

可见性：

可见性是指当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能立即的值这个线程的修改。在java内存模型中，是通过将变量修改后的值同步到主内存中，变量读取时，从主内存中刷新变量来实现的。JMM 内部的实现通常是依赖于所谓的内存屏障(LoadLoad、LoadStore、StoreLoad和StoreStore.) ，通过 禁止某些重排序 的方式，提供内存 可见性保证 ，也就是实现了 各种 happen-before 规则 。

实现可见性的三种方式：

volatile:会强制将变量自己和当时其他变量的状态刷出缓存(只从主内存中读写)[只能保证可见性而不能保证原子性]

synchronized：在对变量unlock之前，必须把变量的值同步到主内存中

final:被 final 关键字修饰的字段在构造器中一旦初始化完成，并且没有发生 this 逃逸（其它线程通过 this 引用访问到初始化了一半的对象），那么其它线程就能看见 final 字段的值。

有序性：

有序性是指，在本线程内观察，所有操作都是有序的。在一个线程观察另一个线程，所有操作都是无序的，无序是因为发生了指令重排序。在 Java 内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

volatile ：是通过添加内存屏障的方式来禁止指令的重排序，即重排序时不能把后面的指令放到内存屏障之前。

synchronized ：保证每一个时刻只保证有一个线程来执行同步代码块，相当于顺序执行。

hanppen-bofore原则：

先行发生原则在Java内存模型中保证多线程操作 可见性 的机制。JVM 还规定了先行发生原则，让一个操作 无需控制 就能先于另一个操作完成。

  1. 单一线程原则（程序员顺序规则）：在一个线程内， 在程序前面的操作先发生于程序后面的操作。
  2. 管程锁定规则（监视器锁规则）：一个 unlock（解锁） 操作 先行发生于 后面对同一个锁的 lock（加锁） 操作。
  3. volatitle变量原则：对一个 volatile 变量的 写操作 先行发生于后面对这个变量的 读操作 。
  4. 线程启动规则：Thread 对象的 start() 方法调用先行发生于此线程的每一个动作[start()最先执行]
  5. 线程加入规则:Thread 对象的结束先行发生于 join() 方法返回。
  6.  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，所以可以通过 interrupted() 方法检测到是否有中断发生。
  7. 对象终结规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行发生于它的 finalize() 方法的开始。
  8.  传递性：如果操作 A 先行发生于操作 B，操作 B 先行发生于操作 C，那么操作 A 先行发生于操作 C。

 

 于2020/09/25写