Java内存模型详解

什么是JMM

• JMM全称Java Memory Model, 中文翻译Java内存模型，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。

• Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存。

• 线程的工作内存中保存了该线程中是用到的变量的主内存副本拷贝，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。

• 不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量的传递均需要自己的工作内存和主存之间进行数据同步进行。

• 而JMM作用于工作内存和主存之间数据同步过程。他规定了如何做数据同步以及什么时候做数据同步。

主存与工作内存

• 主内存和工作内存，可以简单的类比成计算机内存模型中的主存和缓存的概念。特别需要注意的是，主内存和工作内存与JVM内存结构中的Java堆、栈、方法区等并不是同一个层次的内存划分，无法直接类比。

• 如果一定要勉强对应起来的话，从变量、主内存、工作内存的定义来看，主内存主要对应于Java堆中的对象实例数据部分。工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

volatile 关键字有什么用

• 保证数据内存可见性
• 可见性

  初始变量首先存储在主内存中；

  线程操作变量需要从主内存拷贝到线程本地内存中；

  线程的本地工作内存是一个抽象概念，包括了缓存、store buffer(后面会讲到)、寄存器等。

• 线程A与线程B之间要通信的话，必须要经历下面2个步骤：

  线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。

  线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

一个线程对共享变量做了修改之后，其他的线程能够看到（感知到）该变量的这种修改（变化）

• 无论是普通变量还是volatile变量都是如此
  • 区别在于：volatile的特殊规则保证了volatile变量值修改后的新值立刻同步到主内存，每次使用volatile变量前立即从主内存中刷新，因此volatile保证了多线程之间的操作变量的可见性，而普通变量则不能保证这一点。
• 除了volatile关键字能实现可见性之外，还有synchronized,Lock，final(不可变) 也是可以的

  使用synchronized关键字，在同步方法/同步块开始时（Monitor Enter）,使用共享变量时会从主内存中刷新变量值到工作内存中（即从主内存中读取最新值到线程私有的工作内存中），在同步方法/同步块结束时(Monitor Exit),会将工作内存中的变量值同步到主内存中去（即将线程私有的工作内存中的值写入到主内存进行同步）.

  使用Lock接口的最常用的实现ReentrantLock(重入锁)来实现可见性：当我们在方法的开始位置执行lock.lock()方法，这和synchronized开始位置（Monitor Enter）有相同的语义，即使用共享变量时会从主内存中刷新变量值到工作内存中（即从主内存中读取最新值到线程私有的工作内存中），在方法的最后finally块里执行lock.unlock()方法，和synchronized结束位置（Monitor Exit）有相同的语义,即会将工作内存中的变量值同步到主内存中去（即将线程私有的工作内存中的值写入到主内存进行同步）。

  final关键字的可见性是指：被final修饰的变量，在构造函数数一旦初始化完成，并且在构造函数中并没有把“this”的引用传递出去（“this”引用逃逸是很危险的，其他的线程很可能通过该引用访问到只“初始化一半”的对象），那么其他线程就可以看到final变量的值。

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