JMM

JVM 内存结构、Java 内存模型，这是两个截然不同的概念，但是很容易混淆。我们就先从整体上概括一下这两者的主要作用：

JVM 内存结构和 Java 虚拟机的运行时区域有关；

Java 内存模型和 Java 的并发编程有关。

为什么需要 JMM（Java Memory Model，Java 内存模型）

其实在早期的语言中，是不存在内存模型的概念的。程序最终执行的效果会依赖于具体的处理器，而不同的处理器的规则又不一样，因此同样的一段代码，可能产生不一样的执行效果，所以 Java 非常需要一个标准来让 Java 开发者、编译器工程师和 JVM 工程师能够达成一致。达成一致后，我们就可以很清楚的知道什么样的代码最终可以达到什么样的运行效果，让多线程运行结果可以预期，这个标准就是 JMM，这就是需要 JMM 的原因。

什么是JMM？(Java 内存模型(java memory model))

（1）MM 是规范

JMM 是和多线程相关的一组规范，需要各个 JVM 的实现来遵守 JMM 规范，以便于开发者可以利用这些规范，更方便地开发多线程程序。这样一来，即便同一个程序在不同的虚拟机上运行，得到的程序结果也是一致的。如果没有 JMM 内存模型来规范，那么很可能在经过了不同 JVM 的“翻译”之后，导致在不同的虚拟机上运行的结果不一样，那是很大的问题。因此，JMM 与处理器、缓存、并发、编译器有关。它解决了 CPU 多级缓存、处理器优化、指令重排等导致的结果不可预期的问题。

（2）JMM  是工具类和关键字的原理

之前我们使用了各种同步工具和关键字，包括 volatile、synchronized、Lock 等，其实它们的原理都涉及 JMM。正是 JMM 的参与和帮忙，才让各个同步工具和关键字能够发挥作用，帮我们开发出并发安全的程序。

比如我们写了关键字 synchronized，JVM 就会在 JMM 的规则下，“翻译”出合适的指令，包括限制指令之间的顺序，以便在即使发生了重排序的情况下，也能保证必要的“可见性”，这样一来，不同的 JVM 对于相同的代码的执行结果就变得可预期了，我们 Java 程序员就只需要用同步工具和关键字就可以开发出正确的并发程序了，这都要感谢 JMM。

JMM 里最重要 3 点内容，分别是：重排序、原子性、内存可见性。

Java内存模型规范(标准)

简洁版(面试版)：

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中，每个线程都有自己的工作内存。线程对变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。各线程间的工作内存互不干扰。

详细版

1、 Java的并发采用“共享内存”模型，线程之间通过读写内存的公共状态进行通讯。多个线程之间是不能通过直接传递数据交互的，它们之间交互只能通过共享变量实现。

2、 主要目的是定义程序中各个变量的访问规则。

3、 Java内存模型规定所有变量都存储在主内存中，每个线程还有自己的工作内存。

（1） 线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的拷贝（从主内存中拷贝过来），线程对变量的所有操作都必须在工作内存中执行，而不能直接访问主内存中的变量。

（2） 不同线程之间无法直接访问对方工作内存的变量，线程间变量值的传递都要通过主内存来完成。

（3） 主内存主要对应Java堆中实例数据部分。工作内存对应于虚拟机栈中部分区域。

4、Java线程之间的通信由内存模型JMM（Java Memory Model）控制。

（1）JMM决定一个线程对变量的写入何时对另一个线程可见。

（2）线程之间共享变量存储在主内存中。

（3）每个线程有一个私有的本地内存，里面存储了读/写共享变量的副本。

（4）JMM通过控制每个线程的本地内存之间的交互，来为程序员提供内存可见性保证。

5、可见性、有序性：

（1）当一个共享变量在多个本地内存中有副本时，如果一个本地内存修改了该变量的副本，其他变量应该能够看到修改后的值，此为可见性。

（2）保证线程的有序执行，这个为有序性。（保证线程安全）

6、内存间交互操作：

（1）lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。

（2）unlock（解锁）：作用于主内存的变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。

（3）read（读取）：作用于主内存变量，把主内存的一个变量读取到工作内存中。

（4）load（载入）：作用于工作内存，把read操作读取到工作内存的变量载入到工作内存的变量副本中。

（5）use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的变量值传递给一个执行引擎。

（6）assign（赋值）：作用于工作内存的变量。把执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量。

（7）store（存储）：把工作内存的变量的值传递给主内存 。

（8）write（写入）：把store操作的值入到主内存的变量中 。

6中注意：

（1）不允许read、load、store、write操作之一单独出现。

（2）不允许一个线程丢弃assgin操作 。

（3）不允许一个线程不经过assgin操作，就把工作内存中的值同步到主内存中 。

（4）一个新的变量只能在主内存中生成。

（5）一个变量同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作。但lock操作可以被同一条线程执行多次，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会解锁 。

（6）如果对一个变量进行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行load或者assgin操作初始化变量的值。

（7）如果一个变量没有被锁定，不允许对其执行unlock操作，也不允许unlock一个被其他线程锁定的变量 。

（8）对一个变量执行unlock操作之前，需要将该变量同步回主内存中。