# 前言
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## 絮叨 昨天把一些底层原理的东西讲了一下，并且昨天也简单的提了一下Java内存模型，今天就让我们好好的啃一下它把,下面是前面的章节链接：
- [?史上最全的Java并发系列之并发编程的挑战](https://juejin.im/post/5dfb1c...
- [?史上最全的Java并发系列之Java并发机制的底层实现原理](https://juejin.im/post/5dfb3a...
## 内存模型基础
### 并发编程的两个关键问题
- 线程之间如何通信？ 命令式编程中线程的通信机制主要是以下两种：
- 共享内存 的并发模型：通过 读写内存中的公共状态 来进行隐式通信。
- 消息传递 的并发模型：没有公共状态，只能 通过发送消息来显示的进行通信。
- 线程之间如何同步？ 同步是指 程序中用于控制不同线程间操作发生相对顺序 的机制。
- 共享内存 的并发模型：同步时显示进行的。我们必须显示指定某段代码需要在线程直线互斥执行。
消息传递 的并发模型：由于消息发送必须在消息接收之前，因此同步时隐式的。
**Java并发 采用的是 共享内存模型，Java线程之前的通信总是隐式进行的。**
### Java内存模型的抽象结构
在Java中，所有 实例域、静态域 和 数组元素 都储存在堆内存中，堆内存在线程之前共享。
本文用 共享变量 统一描述 实例域、静态域 和 数组元素 。
局部变量 、方法定义参数、异常处理器参数 不会在内存之间共享，他们不会有内存可见性问题，也不受内存模型影响。
Java线程通信由Java内存模型（简称 JMM）控制，JMM 决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。
从抽象角度看，JMM定义了 线程 和 主内存 之间的抽象关系：线程之间的共享变量储存在主内存中，每个线程都有一个私有的本地内存，本地内存储存了 该线程 以读写共享变量的副本。
（启动线程B），那么A线程的ThreadB.start()操作happens-before 于线程B中的任意操作
- 如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回，那么线程B中的任意操作happens-before 于线程A从ThreadB.join()操作成功返回
- 对线程interrup()方法的调用， happens-before 于被中断线程的代码检测到中断事件的发生
- 一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）happens-before finalize()方法的开始
**happens-before 是 JMM 最核心的概念。**
**重排序规则：只要不改变程序的执行结果（指的是单线程程序和正确同步的多线程程序），编译器和处理器怎么优化都行。**
## volatile的内存语义
理解volatile特性的一个好方法是把对volatile变量的单个读/写，看成是 使用同一个锁 对这些单个读/写操作做了同步。
volatile变量具有下列特性:
- 可见性：总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。
- 原子性：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。
- volatile写的内存语义：当写一个volatile变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
- volatile读的内存语义：当读一个volatile变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。
- 它的缺点就是它只能对单个volatile变量的读写具有原子性，二锁是互斥行为，可以确保一个代码区域的执行原子性
## 锁的内存语义
锁是Java并发编程中最重要的同步机制。锁除了让临界区互斥执行外，还可以让释放锁的线程向获取同一个锁的线程发送消息。
当线程释放锁时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。和 volatile 写 类似。
当线程获取锁时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。和 volatile 读 类似。
锁释放和锁获取的内存语义总结：
- 线程A释放一个锁，实质上是线程A向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了（线程A对共享变量所做修改的）消息。
- 线程B获取一个锁，实质上是线程B接收了之前某个线程发出的（在释放这个锁之前对共享变量所做修改的）消息。
- 线程A释放锁，随后线程B获取这个锁，这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送消息。
## final域的内存语义
与前面介绍的锁和volatile相比，对final域的读和写更像是普通的变量访问。
对于final域，编译器 和 处理器 要遵守两个 重排序规则。
- 在构造函数内对一个final域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。
- 初次读一个包含final域的对象的引用，与随后初次读这个final域，这两个操作之间不能重排序。
反正我看得很蒙，不知道啥意思，读者有懂的，可以下面评论，
## 双重检查锁定与延迟初始化
双重检查锁定 示例代码：
```
private static Instance instance; //1
public static Instance getInstance() { //2
if (instance == null) { //3 synchronized (Instance.class) { //4 if (instance == null) { //5 instance = new Instance() //6 } } } return instance;}
```
存在的问题：
在线程执行到第3行if (instance == null)，代码读取到instance不为null时，instance引用的对象有可能还没有完成初始化。
- 基于volatile的解决方案
只需要给变量 instance 添加 volatile 修饰符。
```
private volatile static Instance instance;
public static Instance getInstance() {
if (instance == null) { synchronized (Instance.class) { if (instance == null) { instance = new Instance(); } } } return instance;}
```
为什么可以呢？因为这个对象的修改是对其他线程可见的，所以其他线程的修改肯定是会失败的，等下次去更新的时候，发现已经有了，就直接去拿有的对象了
- 基于类初始化的解决方案
```
public static class InstanceFactory {
public static Instance getInstance() { // 这里将导致InstanceHolder类被初始化 return InstanceHolder.instance; } private static class InstanceHolder { public static Instance instance = new Instance(); }}
```
这个就是我们常写的单列模式
### 各种内存模型之间的关系
- JMM 是一个语言级的内存模型。
- 处理器内存模型 是硬件级的内存模型。
- 顺序一致性内存模型 是一个理论参考模型。
### JMM的内存可见性保证
按程序类型，Java程序的内存可见性保证可以分为下列3类：
- 单线程程序：不会出现内存可见性问题。JMM为它们提供了最小安全性保障：线程执行时读取到的值，要么是之前某个线程写入的值，要么是默认值（0、null、false）。
- 正确同步的多线程程序：程序的执行将具有顺序一致性。这是JMM关注的重点，JMM通过限制编译器和处理器的重排序来为程序员提供内存可见性保证。
- 未同步/未正确同步的多线程程序：JMM为它们提供了最小安全性保障：线程执行时读取到的值，要么是之前某个线程写入的值，要么是默认值（0、null、false）。
## 结尾
第三章，介绍了JMM的内存模型，还有就是各种关键字的内存语义，也是讲理论的多，不过大家认真看，把这些抽象的概念具体化，那么等你下次去用的时候，或者面试的时候，就不会那么难了。
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