JUC（一）JMM内存模型

一、简介

• JMM（(Java Memory Model）是Java内存模型，与JVM内存模型不同，与CPU内存模型相似
• 它定义了程序中各个共享变量的访问规则
• 它屏蔽了各种硬件和操作系统的内存访问差异，使Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果

JMM模型

如上图所示，每个线程拥有自己的工作内存（类比于高速缓存），工作内存中保存的是主内存中变量的副本，线程对变量的读写操作是在自己的工作内存中进行，而不是直接读写主内存中的变量。

由于每个线程都有一个共享变量副本，因此在多线程环境下，就会出现问题。

二、三大性质

并发编程时，保证线程安全，需要关注这三条性质：原子性、可见性、有序性。

1、原子性

• 一个操作是原子操作那么我们称它具有原子性
• 对于原子操作，要么发生，要么完全不发生，不存在中间状态
• JMM保证除long、double外的基本数据类型的读写操作是原子操作
• 使用synchronized也可以提供原子操作

2、可见性

• 一个线程对共享变量的修改，另一个线程能够立刻看到
• volatile强制变量的赋值会同步刷新回主内存中，强制变量的读取从主内存中加载

3、有序性

• java为了优化代码。可能会对指令重排
• 有序性保证程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
• volatile可以保证有序性

三、其他

1、JMM八大原子操作

名称	功能
read（读取）	从主内存中读取数据
load（载入）	将主内存读取到的数据存储到工作内存
use（使用）	把工作内存中的值传递给执行引擎
assign（赋值）	把执行引擎获取的值赋值给工作内存
store（存储）	将工作内存数据写入主内存
write（写入）	将store到主内存的数据赋值给主内存的变量
lock（锁定）	将主内存变量加锁，标识为线程独占状态
unlock（解锁）	将主内存变量解锁，解锁以后其它线程就可以锁定该变量

2、总线嗅探机制

• CPU将主内存中的数据读取到线程工作内存中，读取操作是通过计算机中的BUS总线进行的；
• BUS总线存在总线嗅探机制，某个共享变量被volatile修饰后，一旦在某个线程中修改了该变量的值，就会向BUS总线发送共享变量改变的消息；
• CPU收到该消息，就会将其他线程工作内存中的共享变量置为失效状态。
• 通过总线嗅探机制保证可见性

3、内存屏障

• 为了性能编译器和处理器会对指令进行重排序
• 内存屏障是一条指令，该指令可以对编译器（软件）和处理器（硬件）的指令重排做出一定的限制
• 通过内存屏障保证有序性