JAVA 内存模型（JMM）

Java内存模型（Java Memory Model ,JMM）就是一种符合内存模型规范的，屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的，保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制及规范。

一、内存屏障

在CPU中，每个CPU又有多级缓存，一般分为L1，L2，L3。

CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找，每个cpu有且只有一套自己的缓存。

因为这些缓存，提高了数据访问性能，避免每次都向主内存索取，但是弊端也很明显，不能实时的和内存发生信息交换，涉及到一个缓存一致性的问题，而且由于操作系统可能存在重排序，导致读取到错误的数据，因此，操作系统提供了一些内存屏障以解决这种问题.

不同硬件对内存屏障的实现方式不一样，java屏蔽掉这些差异，通过jvm生成内存屏障

1. 内存屏障的作用

cpu执行指令可能是无序的，它有两个比较重要的作用

1. 阻止屏障两侧指令重排序。
2. 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，让缓存中相应的数据失效。

2. volatile关键字

volatile 保证了内存可见性并且禁止CPU指令重排序。

可见性：指线程之间的可见性，一个线程修改的状态对另一个线程是可见的，也就是一个线程修改的结果，另一个线程马上就能看到。

指令重排序： JVM为了优化指令、提高程序运行效率，在不影响单线程程序执行结果的前提下，尽可能地提高并行度；指令重排序包括编译器重排序和运行时重排序。

注意：volatile不能保证数据的原子性。

举个🌰 ，有一个变量 i ，被volatile修饰。两个线程想对这个变量修改，都对其进行自增操作，也就是 i++，这个过程可以分为三步：

1. 获取i的值
2. 对i的值进行加1
3. 最后将得到的新值写回到缓存中

假设线程A首先获取到了i的初始值100，但是还没来得及修改，就阻塞了，这时线程B开始了，它也得到了i的值，由于i的值未被修改，那么线程B得到的值也是100，之后对其进行加1操作，得到101后，将新值写入到缓存中，再刷入主内存中。根据可见性的原则，这个主存的值可以被其他线程可见。

那么问题就来了，线程A已经读取到了i的值为100，线程A阻塞结束后，继续将100这个值加1，得到101，再将值写到缓存，最后刷入主内存，数据就不正确了。

所以即便是volatile具有可见性，也不能保证被它修饰的变量具有原子性。

对于禁止指令重排序，在 JAVA 设计模式之《单例模式》 中，双重检查锁方式里详细讲解了。