JVM学习笔记——java内存模型

概述

JVM规范希望定义一套java内存模型（java memory model，JMM），使得java程序在不同的硬件平台下面都能展现出一致的内存访问机制。
java内存模型规定所有变量保存在主内存中，每个线程有自己的工作内存。线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间无法直接访问对方的工作内存，需通过主内存才能进行变量的传递。java内存模型围绕原子性、有序性、可见性三个方面展开。

内存间交互操作

关于变量在工作内存和主内存之间的传递，java内存模型定义了以下8种原子操作：

1. lock：作用于主内存变量
2. unlock：作用于主内存变量
3. read：作用于主内存变量
4. load：作用于工作内存变量
5. use：作用工作内存变量
6. assign：作用于工作内存变量
7. store：作用于工作内存变量
8. write：作用于主内存变量
   JVM保证了以上8种操作的原子性。这8种操作还有一些特殊的规则：

volatile变量保证了可见性与有序性，volatile变量的操作也需要遵循一些特殊的规则：

先行发生原则：

基于栈的指令

JVM指令是基于栈的指令架构，与之相对的是基于寄存器的指令，如x86平台。基于栈的指令集的优点是可移植，缺点是执行速度慢。

下面的基于栈的指令例子中，也有load、store等操作，这些属于工作内存中的操作，与内存之间的那8种原子操作不一样。
我们可以使用javap -c去获取java代码的字节码。字节码是运行在JVM上的指令。我们翻译一段简单的程序。看看基于栈的指令是如何工作的。

public int calc() {
    int a = 100;
    int b = 200;
    int c = 300;
    return (a+b)*c;
}

  public int calc();
    Code:
       0: bipush        100
       2: istore_1
       3: sipush        200
       6: istore_2
       7: sipush        300
      10: istore_3
      11: iload_1
      12: iload_2
      13: iadd
      14: iload_3
      15: imul
      16: ireturn

volatile的JVM指令

我试着去比较带volatile的程序和不带volatile的程序，javap之后显示，它们的字节码是没有区别的。如果我们再深入一层去看JIT之后的跟CPU强相关的指令，应该会发现不同。