1、JMM

JMM：Java Memory Model

1.1、JMM 是什么

Java 平台主动集成了线程以及多处理器技术，这种集成水平比 Java 以前诞生的计算机语言要厉害很多，该语言针对多种异构平台的平台独立性而应用的多线程技术支持也是具备开拓性的一面，有时候在 开发 Java 同步 和线程平安 要求很严格的程序时，往往容易混同的一个概念就是内存模型。到底什么是内存模型？内存模型形容了程序中各个变量（实例域、动态域和数组元素）之间的关系，以及在理论计算机系统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，对象最终是存储在内存外面的 ，这点没有错，然而编译器、运行库、处理器或者零碎缓存能够有特权在变量指定内存地位存储或者取出变量的值。【JMM】（Java Memory Model 的缩写）容许编译器和缓存以数据在处理器特定的缓存（或寄存器）和主存之间挪动的秩序领有重要的特权，除非程序员应用了 volatile 或 synchronized 明确申请了某些可见性的保障。
volatile 保障可见性和有序性，避免指令重排。
synchronized保障同步

1.2、JMM 是干什么的

作用：缓存一致性协定，用于定义数据读写的规定 (遵守规则)
JMM 定义了线程工作内存和主内存之间的形象关系：线程之间的共享变量存储在主内存(Main Memory) 中，每个线程都有一个公有的本地内存 (Local Memory)

JVM 在设计时候思考到，如果 JAVA 线程每次读取和写入变量都间接操作主内存，对性能影响比拟大，所以每条线程领有各自的工作内存，工作内存中的变量是主内存中的一份拷贝，线程对变量的读取和写入，间接在工作内存中操作，而不能间接去操作主内存中的变量。然而这样就会呈现一个问题，当一个线程批改了本人工作内存中变量，对其余线程是不可见的，会导致线程不平安的问题。因为 JMM 制订了一套规范来保障开发者在编写多线程程序的时候，可能管制什么时候内存会被同步给其余线程。
解决共享对象可见性这个问题：volatile 关键字和 synchronized 同步锁

1.3、内存交互操作

内存交互操作有 8 种，虚拟机实现必须保障每一个操作都是原子的，不可在分的（对于 double 和 long 类型的变量来说，load、store、read 和 write 操作在某些平台上容许例外）

●lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
●unlock（解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，开释后的变量才能够被其余线程锁定
●read（读取）：作用于主内存变量，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 动作应用
●load（载入）：作用于工作内存的变量，它把 read 操作从主存中变量放入工作内存中
●use（应用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个须要应用到变量的值，就会应用到这个指令
●assign（赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中承受到的值放入工作内存的变量正本中
●store（存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的 write 应用
●write（写入）：作用于主内存中的变量，它把 store 操作从工作内存中失去的变量的值放入主内存的变量中
JMM 对这八种指令的应用，制订了如下规定：
◆不容许 read 和 load、store 和 write 操作之一独自呈现。即应用了 read 必须 load，应用了 store 必须 write
◆不容许线程抛弃他最近的 assign 操作，即工作变量的数据扭转了之后，必须告知主存
◆不容许一个线程将没有 assign 的数据从工作内存同步回主内存
◆一个新的变量必须在主内存中诞生，不容许工作内存间接应用一个未被初始化的变量。就是对变量施行 use、store 操作之前，必须通过 assign 和 load 操作
◆一个变量同一时间只有一个线程能对其进行 lock。屡次 lock 后，必须执行雷同次数的 unlock 能力解锁
◆如果对一个变量进行 lock 操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎应用这个变量前，必须从新 load 或 assign 操作初始化变量的值
◆如果一个变量没有被 lock，就不能对其进行 unlock 操作。也不能 unlock 一个被其余线程锁住的变量
◆对一个变量进行 unlock 操作之前，必须把此变量同步回主内存

1.4、JMM 的三个特色：

Java 内存模型是围绕着并发编程中原子性、可见性、有序性这三个特色来建设的

1 原子性（Atomicity）
一个操作不能被打断，要么全副执行结束，要么不执行。在这点上有点相似于事务操作，要么全副执行胜利，要么回退到执行该操作之前的状态。
2 可见性
一个线程对共享变量做了批改之后，其余的线程立刻可能看到（感知到）该变量的这种批改（变动）。

Java 内存模型是通过将在工作内存中的变量批改后的值同步到主内存，在读取变量前从主内存刷新最新值到工作内存中，这种依赖主内存的形式来实现可见性的。

无论是一般变量还是 volatile 变量都是如此，区别在于：volatile 的非凡规定保障了 volatile 变量值批改后的新值立即同步到主内存，每次应用 volatile 变量前立刻从主内存中刷新，因而 volatile 保障了多线程之间的操作变量的可见性，而一般变量则不能保障这一点。

除了 volatile 关键字能实现可见性之外，还有 synchronized,Lock，final 也是能够的。

应用 synchronized 关键字，在同步办法 / 同步块开始时（Monitor Enter）, 应用共享变量时会从主内存中刷新变量值到工作内存中（即从主内存中读取最新值到线程公有的工作内存中），在同步办法 / 同步块完结时(Monitor Exit), 会将工作内存中的变量值同步到主内存中去（行将线程公有的工作内存中的值写入到主内存进行同步）。

应用 Lock 接口的最罕用的实现 ReentrantLock(重入锁)来实现可见性：当咱们在办法的开始地位执行 lock.lock()办法，这和 synchronized 开始地位（Monitor Enter）有雷同的语义，即应用共享变量时会从主内存中刷新变量值到工作内存中（即从主内存中读取最新值到线程公有的工作内存中），在办法的最初 finally 块里执行 lock.unlock()办法，和 synchronized 完结地位（Monitor Exit）有雷同的语义, 即会将工作内存中的变量值同步到主内存中去（行将线程公有的工作内存中的值写入到主内存进行同步）。

final 关键字的可见性是指：被 final 润饰的变量，在构造函数数一旦初始化实现，并且在构造函数中并没有把“this”的援用传递进来（“this”援用逃逸是很危险的，其余的线程很可能通过该援用拜访到只“初始化一半”的对象），那么其余线程就能够看到 final 变量的值。

3 有序性
对于一个线程的代码而言，咱们总是认为代码的执行是从返回后的，顺次执行的。这么说不能说齐全不对，在单线程程序里，的确会这样执行；然而在多线程并发时，程序的执行就有可能呈现乱序。用一句话能够总结为：在本线程内察看，操作都是有序的；如果在一个线程中察看另外一个线程，所有的操作都是无序的。前半句是指“线程内体现为串行语义（WithIn Thread As-if-Serial Semantics）”, 后半句是指“指令重排”景象和“工作内存和主内存同步提早”景象。

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