Java内存模型

        本文是对深入理解Java虚拟机第12章的归纳总结，加深记忆同时锻炼下自己的表达能力，如果有人阅读深感荣幸。

        上来就撸干货可能有点生硬，我还是絮叨几句缓和下，这本书含糖量很高已经很难压缩了，再加上本人概括能力十分有限，但是为了避免照着书一字一字敲侵犯版权，我还是尽量总结下。

        并发处理是人类“压榨”计算机运算能力的最有力武器（震贴）。

        首先阐述下为什么会有线程。我们知道绝大多数运算任务都不肯能只靠处理器计算就完成，至少要与内存交互，如读取运算数据、存储运算结果等。但是计算机的运算速度与它的存储和通信子系统的速度差距过大，大量时间都花费在磁盘I/O、网络通信和数据库访问上。所以处理器在大部分时间都处于等待状态，所以聪明的你也一定想到了让计算机同时处理几项任务。

        计算机的处理器和内存的运算速度有几个数量级的差距，所以又加入了高速缓存作为缓冲，将运算需要使用的数据复制到缓存中，运算结束后在同步回内存中。由此也引发出第二个问题：缓存一致性。在多处理器系统中，每个处理器都有自己的缓存，二内存是共享的，当多个处理器的运算任务都涉及同一块内存区域时，可能导致各自的缓存数据不一致，所以需要处理器在读写数据时要根据协议来进行操作，也就是“内存模型”的概念。所以接下来说说我们的Java虚拟机内存模型。

        Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型（Java Memory Model ，JMM）来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。只要目标是定义程序中各个变量的访问规则，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节（这里的变量不包括局部变量与方法参数，因为它们是线程私有的，不会被共享，自然不存在竞争问题）。Java内存模型规定所有变量都存储在主内存中。每条线程有自己的工作内存，线程的工作内存保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间也无法访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

       Java内存模型定义了8种操作作为主内存与工作内存之间具体的交互协议。虚拟机实现时必须保证下面提及的每一种操作都是原子的、不可再分的。

        1.lock（锁定）：作用于主内存变量，它把一个变量表识为一条线程独占的状态

        2.unlock（解锁）：作用于主内存变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定

        3.read（读取）：作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用

        4.load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中

        5.use（使用）：作用于工作内存的变量，它把工作内存中的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

        6.assign（赋值）：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量，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

        7.sotre（存储）：作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传递到主内存中，以便随后的write操作使用

        8.write（写入）：作用于主内存的变量，它把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

这8种操作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的完整流程。要把一个变量从主内存复制到工作内存，就要顺序的执行read和load操作，要把变量从工作内存同步回主内存，就要顺序的执行store和write操作。这两个操作必须按顺序但不必连续执行（例：对主内存中变量a、b进行访问，可能出现的顺序是read a、read b、load a、load b）。

        在执行这8中操作时还必须满足如下规则：

        1.不允许read和load、store和write操作之一单独出现，即不允许一个变量从主内存读取了但工作内存不接受，或者从工作内存发起回写了但主内存不接受的情况出现

        2.不允许一个线程丢弃它的最近的assign操作，即变量在工作内存中改变了之后必须把该变量同步回主内存中

        3.不允许一个线程无原因的（没有发生过任何assign操作）把数据从线程的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，换句话说，就是对一个变量实施use、store操作前，必须先执行过了assigh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，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁

        6.如果对一个变量进行lock操作，那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，那就不允许对它执行unlock操作，也不允许去unlock一个被其他线程锁定住的变量

        8.对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同步回主内存中（执行store，write操作）

        到此基本说清了Java内存模型以及Java内存模型下内存间交互操作，下篇将介绍volatile型变量的特殊规则