（一）JMM（JAVA Memory Model）学习

解释

JMM（java内存模型JAVA Memory Model，简称JMM）本身是一种抽象的概念 并不真实存在，他描述的是一组规则或规范，通过这组规范，定义了程序中各个变量（包括实例字段，静态字段和构成数组对象的元素）的访问方式。

JMM关于同步的规定：

1. 线程解锁前，必须把共享变量的值刷新回主内存
2. 线程加锁前，必须读取主内存的最新值到自己的工作内存
3. 加锁解锁是同一把锁

由于JVM运行程序的实体是线程，而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存（有些地方称为栈空间），工作内存是每个线程的私有数据区域，而Java内存模型中规定所有变量都存储在 主内存，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问，但线程对变量的操作（读取赋值等）必须在工作内存中进行，首先要将变量从主内存拷贝的自己的工作内存空间，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回主内存，不能直接操作主内存中的变量，各个线程中的工作内存中存储着主内存中的 变量副本拷贝，因此不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的通信（传值）必须通过主内存来完成，其简要访问过程如下图：

主内存.jpg

JMM特性

• 可见性
• 原子性
• 有序性

特性解释

• 可见性：一个线程操作某个对象，修改了值之后，其余的线程都知道，这就叫可见性

  各个线程对主内存中共享变量的操作都是各个线程各自拷贝到自己的工作内存进行操作后再写回到主内存中的。

  这就可能存在一个线程AAA修改了共享变量X的值，但还未写回主内存时，另外一个线程BBB又对主内存中同一个变量X进行操作，但此时A线程工作内存中共享变量X对线程B来说并不可见

  这种工作内存与主内存同步延迟现象就造成了可见性问题

• 原子性：

  一个线程在操作某个对象时，对象的值发生更改，并更新回主内存，其余线程还未获得更新的消息，将值同样更新回主内存，造成数据丢失的情况，即不保证原子性

• 禁止指令重排

  计算机执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对 指令做重排

  源代码 ==》编译器优化的重排 ==》指令并行的重排 ==》 内存系统的重排 ==》最终执行的指令

  单线程环境里面确保程序最终执行和代码顺序执行的结果一致

  处理器在进行重排序时，必须要考虑指令之间的 数据依赖性

  多线程环境中线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的，结果无法预测

  了解一个概念，内存屏障（Memory Barrier）又称内存栅栏，是一个CPU指令，他的作用有两个：

  • 一是保证特定操作的执行顺序
  • 而是保证某些变量的内存可见性（利用该特性，实现volatile的内存可见性）

  由于编译器和处理器都能执行指令重排优化，如果在指令间插入一条Memory Barrier，则会告诉编译器和CPU，不管什么指令都不能和这条Memory Barrier 指令重排序，也就是说 通过插入内存屏障，禁止在内存屏障前后的指令执行重排序优化。内存屏障另外一个作用是强制刷出各种CPU的缓存数据，因此任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本。