JVM 内存间的交互操作

Java的内存模型划分为主存和工作内存，那主存和工作内存如何协调呢？这些协调操作又有哪些呢？

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背景

内存运行的速度已经够快了，但CPU寄存器、高速缓存却比其更快~为了充分利用这特性（资源），JVM规划了两块区域，工作内存和主存，其中工作内存对应CPU寄存器、高速缓存部分，主存即对应内存部分，而协调主存和工作内存上的相关的变量值则需要依靠一些指令进行。

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操作指令

1. read 读取，作用于主内存的变量，从主存读取变量，为下一步的load操作做准备。
2. load 加载，只有在read之后，才能进行load的操作，作用于工作内存，将read读取的变量加载至工作内存。
3. use 使用， 作用于工作内存，当JVM遇到使用某个变量的值的字节码时执行此指令后，将变量值递交给执行引擎进行运算。
4. assign 分配（赋值），执行引擎接收到变量值后，执行分配操作，将变量赋值给工作内存的变量。
5. store 存储，在工作内存中，某个变量被修改之后，需要同步会主存时，执行此操作。
6. write 写入，真正执行将变量同步至主存的操作。
7. lock 加锁，作用于主内存，将某个变量标识为已有线程独占该变量的状态了。 8. unlock 解锁，将lock状态释放出来后，才能接着lock。

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规约及思考

1. 所有变量（指成员变量、静态变量等）诞生于主存中，工作内存保存的只是一个副本。这一点比较好理解，这些个变量属于线程共享的，而工作内存属于线程私有的，放在主存中也就无可非议了。
2. 根据第一条规定。store操作之前必定有load，总不能说我没有从主存中读取某个变量，就无故往主存放变量吧，必须确保这些个变量来源于主存。use操作之前必先有assign操作，use操作将变量递交给执行引擎运算，那么这些个变量总得先assign一下吧。
3. 最新的assign操作必定同步至主存。（如果最新的assign前后没有变化需要同步至主存吗？要是我设计的话肯定不给，但时间跟空间不可兼得，这意味着需开辟额外的空间保存最初的值。）
4. 不予许read和load操作单一出现，不予许store和write操作单一出现。允许这两对指令之间插入其他指令。这意味，一个变量read之后，必被load进工作内存，store操作之后必被write进行主存，不存在主存或者工作内存单方面丑拒的状态。
5. 上述讲的8种指令是原子操作的，对于64位的变量如double、long来说，read和load，store和write操作可以不是原子性的。这点也好理解，兼顾32位的操作系统。
6. lock某个变量成功之后的线程会清除工作内存的该变量，确保能读到最新的值lock之前可能被修改过）。同个线程可以重复lock，但也需要执行相同次数的unlock（可重入的概念）。
7. unlock操作之前，需要将变量同步会主存即store、write操作，这点很好理解，确保线程在加锁过程中的操作及时同步至主存。
   

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总结

通过上述操作的协调进行，在并发场景下，我们有能力做到线程安全。比如synchronized操作，其本质就是lock住某个变量，然后再进行read、load等操作。再如volatile，为了保证其他线程的可见性，也是需要load和store的操作。那问题又来了，volatile的可见性就一定是立即可见的吗？synchronized了有为何还需要volatile？