JMM介紹

• 1.什么是JMM？
• 2.JMM的三大特性：
• • 1.原子性
  • 2.可見性
  • 3.有序性
• 3.關于同步的規定：
• 4.解釋說明
• JMM中的八種操作：

1.什么是JMM？

? JMM 是Java內存模型（ Java Memory Model），簡稱JMM。它本身只是一個抽象的概念，并不真實存在，它描述的是一種規則或規范，是和多線程相關的一組規范。通過這組規范，定義了程序中對各個變量（包括實例字段，靜態字段和構成數組對象的元素）的訪問方式。需要每個JVM 的實現都要遵守這樣的規范，有了JMM規范的保障，并發程序運行在不同的虛擬機上時，得到的程序結果才是安全可靠可信賴的。如果沒有JMM 內存模型來規范，就可能會出現，經過不同 JVM 翻譯之后，運行的結果不相同也不正確的情況。

? 計算機在執行程序時，每條指令都是在CPU中執行的。而執行指令的過程中，勢必涉及到數據的讀取和寫入。由于程序運行過程中的臨時數據是存放在主存（物理內存）當中的，這時就存在一個問題，由于CPU執行速度很快，而從內存讀取數據和向內存寫入數據的過程，跟CPU執行指令的速度比起來要慢的多（硬盤 < 內存 <緩存cache < CPU）。因此如果任何時候對數據的操作都要通過和內存的交互來進行，會大大降低指令執行的速度。因此在CPU里面就有了高速緩存。也就是當程序在運行過程中，會將運算需要的數據從主存復制一份到CPU的高速緩存當中，那么CPU進行計算時，就可以直接從它的高速緩存中讀取數據或向其寫入數據了。當運算結束之后，再將高速緩存中的數據刷新到主存當中。

JMM 抽象出主存儲器（Main Memory）和工作存儲器（Working Memory）兩種。
·主存儲器是實例對象所在的區域，所有的實例都存在于主存儲器內。比如，實例所擁有的字段即位于主存儲器內，主存儲器是所有的線程所共享的。
·工作存儲器是線程所擁有的作業區，每個線程都有其專用的工作存儲器。工作存儲器存有主存儲器中必要部分的拷貝，稱之為工作拷貝（Working Copy）。
所以，線程無法直接對主內存進行操作，此外，線程A想要和線程B通信，只能通過主存進行。

2.JMM的三大特性：

JMM的三大特性：原子性、可見性、有序性。

1.原子性

一個或多個操作，要么全部執行，要么全部不執行（執行的過程中是不會被任何因素打斷的）。

2.可見性

只要有一個線程對共享變量的值做了修改，其他線程都將馬上收到通知，立即獲得最新值。

3.有序性

? 有序性可以總結為：在本線程內觀察，所有的操作都是有序的；而在一個線程內觀察另一個線程，所有操作都是無序的。前半句指 as-if-serial 語義：線程內似表現為串行，后半句是指：“指令重排序現象”和“工作內存與主內存同步延遲現象”。處理器為了提高程序的運行效率，提高并行效率，可能會對代碼進行優化。編譯器認為，重排序后的代碼執行效率更優。這樣一來，代碼的執行順序就未必是編寫代碼時候的順序了，在多線程的情況下就可能會出錯。

? 在代碼順序結構中，我們可以直觀的指定代碼的執行順序, 即從上到下按序執行。但編譯器和CPU處理器會根據自己的決策，對代碼的執行順序進行重新排序，優化指令的執行順序，提升程序的性能和執行速度，使語句執行順序發生改變，出現重排序，但最終結果看起來沒什么變化（在單線程情況下）。

? 有序性問題 指的是在多線程的環境下，由于執行語句重排序后，重排序的這一部分沒有一起執行完，就切換到了其它線程，導致計算結果與預期不符的問題。這就是編譯器的編譯優化給并發編程帶來的程序有序性問題。

Java 語言提供了 volatile 和 synchronized 兩個關鍵字來保證線程之間操作的有序性，volatile 是因為其本身包含“禁止指令重排序”的語義，synchronized 是由“一個變量在同一個時刻只允許一條線程對其進行 lock 操作”這條規則獲得的，此規則決定了持有同一個對象鎖的兩個同步塊只能串行進入。

3.關于同步的規定：

1.線程解鎖前，必須把共享變量的值刷新回主內存。

2.線程加鎖前，必須將主內存的最新值讀取到自己的工作內存。

3.加鎖解鎖是同一把鎖。

4.解釋說明

? 在JVM中，棧負責運行（主要是方法），堆負責存儲（比如new的對象）。由于JVM運行程序的實體是線程，而每個線程在創建時，JVM都會為其創建一個工作內存（有些地方稱為?？臻g），工作內存是每個線程的私有數據區域。而JAVA內存模型中規定，所有變量都存儲在主內存中，主內存是共享內存區域，所有線程都可以訪問。

? 但線程對變量的操作（讀取賦值等）必須在自己的工作內存中進行。首先要將變量從主內存拷貝到自己的工作內存空間，然后對變量進行操作，操作完成后，再將變量寫回到主內存。由于不能直接操作主內存中的變量，各個線程的工作內存中存儲著主內存中的變量副本，因此，不同的線程之間無法直接訪問對方的工作內存，線程間的通信（傳值）必須通過主內存來完成。

JMM中的八種操作：

為了支持 JMM，Java 定義了8種原子操作，用來控制主存與工作內存之間的交互：

·read 讀取：作用于主內存，將共享變量從主內存傳送到線程的工作內存中。
·load 載入：作用于工作內存，把 read 讀取的值放到工作內存中的副本變量中。
·store 存儲：作用于工作內存，把工作內存中的變量傳送到主內存中。
·write 寫入：作用于主內存，把從工作內存中 store 傳送過來的值寫到主內存的變量中。
·use 使用：作用于工作內存，把工作內存的值傳遞給執行引擎，當虛擬機遇到一個需要使用這個變量的指令時，就會執行這個動作。
·assign 賦值：作用于工作內存，把執行引擎獲取到的值賦值給工作內存中的變量，當虛擬機棧遇到給變量賦值的指令時，就執行此操作。
·lock鎖定： 作用于主內存，把變量標記為線程獨占狀態。
·unlock解鎖： 作用于主內存，它將釋放獨占狀態。

總結

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