初探JMM的内存一致性

内存模型产生背景和定义

为了屏蔽各个硬件平台和操作系统对内存访问机制的差异化，内存模型（Memory Model)诞生了。内存模型(MM)的工作目标是 保证“Memory Consistency”（内存一致性）。
JMM 就是java的内存模型 是基于虚拟机制定的一套内存管理规范。

基于共享内存的线程通信

JVM是采用共享内存的方式来进行进程间的通信：

共享变量会先放在主存中，每个线程都有属于自己的工作内存，并且会把位于主存中的共享变量拷贝到自己的工作内存，之后的读写操作均使用位于工作内存的变量副本，并在某个时刻将工作内存的变量副本写回到主存中去。

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由于线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量；
不同线程之间无法相互直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要在主内存来完成（如下图）。
必须要经历下面 2 个步骤：

1. 线程 A 把本地内存 A 中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2. 线程 B 到主内存中去读取线程 A 之前已更新过的共享变量。

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Java 程序中可在线程间共享的变量：

• 包括：实例字段、静态字段等
• 不包括：局部变量和函数参数（因为这两种是线程内私有的，）。

Java内存模型和操作系统内存模型的关系

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看了此图（此图来源）肯定会疑问JMM中的本地内存到底是啥？
本地内存是 JMM 的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化，这正是以抽象的概念来屏蔽底层实现的证明。

JMM的内存一致性

MM的内存一致性 从读写两方面来进行规范：

1. 有序的读写：不同地址上的读写操作在其他处理器看来不乱序（通过内存屏障来保障 ）
2. 写操作的同时性: 一个写操作是否同时被其他处理器观察到，也被说成写原子性

可以看出来实现内存一致性其实就是解决可见性，重排序，原子性这些问题，转换为程序员容易理解的语言就是：

1. 一个线程如何以及何时，可以看到由其他线程修改过后的共享变量的值。
2. 在必须时，如何同步的访问共享变量。

总之从使用的角度来看，JMM像是适配器，兼容各种底层的技术，又像是一个代理，让程序员只关注如何操作，而忽视底层的复杂实现。

参考：

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Memory Model: 从多处理器到高级语言

多处理器编程：从缓存一致性到内存模型

JVM之内存模型JMM中本地内存的理解

深入理解Java内存模型

27篇文章彻底构建java并发知识体系

https://www.jianshu.com/p/f1e5f45b51a4

https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-17.html#jls-17.4