java内存模型,简称JMM(Java Memory Model), 个人对于JMM理解是:JVM屏蔽了操作系统对于物理内存访问的复杂性,目的从软件设计角度呈现出的一种内存访问的逻辑视图 。也就是JMM是JVM为软件工程师提供的一系列内存访问的逻辑规则,理解并合理使用这些规则就能正确访问内存,至于底层和物理内存直接交互动作已经被透明化了,无须关心。下图是JMM内存模型视图,是内存访问规则的基础。

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这样看java内存模型其实很简单

主内存 : 主内存是 线程公有的 ,是所有线程都能访问的内存区域, 一般对应于java内存布局中的堆区。

工作内存 工作内存是 线程私有的 。一般对应于JVM虚拟机栈,以及本地方法栈

工作内存和主内存之分

从逻辑上看,如果没有主内存和工作内存的区分,只有一整块的内存,似乎也并无不妥。 那么区分主内存和工作内存的意义何在?

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上图是耳熟能详的冯诺依曼体系结构,现代计算机是基于冯诺依曼体系上发展起来的。该体系有两个关键的组成就是 存储器和CPU(运算器和控制器) 。 其中存储器则是我们所讨论的物理内存。 CPU和内存之间的IO操作是存在瓶颈的,内存的操作速度远远小于CPU的运算速度 。在CPU和内存协同工作的场景中,CPU以较短的时间完成数值计算后,需要花较长的时间等待内存读取操作,造成了CPU运算资源的浪费。 于是,位于CPU和内存之间的高速缓存应运而生。

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在引入了高速缓存之后,CPU会将运算所需要的数据一次性的加载到高速缓存中,高速缓冲具备比内存更快的存取速度。CPU和高速缓存之间配合大大提高了CPU资源的利用率。 此时在看工作内存和主内存关系,从逻辑上,高速缓存对应工作内存,每个线程分配到CPU时间片时,独自享有高速缓存的使用能力。主内存对应存储的物理内存。特别注意,这只是逻辑上的对等关系,物理的上具体对应关系十分复杂,这里不讨论。

二丶工作内存和主内存之间的交互规则
工作内存和主内存之间协同工作才是JMM的核心部分。从上文描述中可以知道,工作内存是主内存部分内容的拷贝,在多线程环境中,可能存在多份主内存的拷贝。 CPU是直接操作工作内存,最后将工作内存同步到主内存,这个过程会造成各个工作内存具备不一致性 。 为了在多线程环境下能实现工作内存中一致性,JMM定义了工作内存和主内存之间的交互操作,总共有8个原子性的交互操作

lock 锁操作,如果线程对内存中某个变量进行了lock,在同一时间将禁止其他所有线程对主内存中该变量进行读取操作。线程对应的工作内存和主内存之间禁止交互。
unlock unlock 操作在lock操作之后执行。这是释放锁操作,将放开线程对工作内存中变量的读取操作。放开线程对应的工作内存和主内存之间的交互。lock操作和unlock操作是成对出现的,执行多少次lock操作,就要执行相应次数的unlock操作才能完全释放。
load load操作,是指将主内存中某个变量的值加载到工作内存中,可以看成一次内存转移操作。
read read操作和load操作成对出现,逻辑上出现在load操作之后,该操作将转移到工作内存中的变量值具体复制给某个变量。read可看成是发生在工作内存之中的变量初始化操作,load是工作内存和主内存之间的拷贝工作,两者配合完成一次变量读取操作。
use CPU使用工作内存中变量需要执行use操作,是定义在工作内存中的一种操作
assign 赋值操作,显而意见,如果发生变量赋值操作,将执行该原子原子操作,是定义在工作内存中的操作。
store 该操作和load操作是对应的操作,完成工作内存中内容向主内存中内容的转移。
write writer操作逻辑上发生在store操作之后,完成对主内容变量的回写。store操作和write操作是load和read操作的对称操作。 JVM定义的上述八种操作均是原子的,是最小操作单位,不可分割。 除此之外, 上述八个操作并不是孤立的,而是相互联系的,它们之间的操作必须符合下述规则:
(1) 对主内存中某个变量执行lock操作,将会清空工作内存中该变量值。对变量执行unlock操作之前,必须将其同步到主内存中(store,write)。

(2)工作内存中的变量如未经过assgin操作,那么不允许同步到主内存中。

(3)load和read操作必须顺序执行,但不一定需要连续执行。store和write操作也必须顺序执行,但不一定需要连续执行。上述两对操作必须形成闭环,不能只有load操作而没有read操作。 上述的八个原子操作和相应的交互规则就是JVM对内存的访问规则,掌握和理解这些规则对开发正确的多线程程序十分重要