Connor学JVM - Java内存模型

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虚度年华浮萍于世，勤学善思至死不渝

前言

Hey，欢迎阅读Connor学JVM系列，这个系列记录了我的JVM基础知识学习、复盘过程，欢迎各位大佬阅读斧正！原创不易，转载请注明出处：http://t.csdn.cn/ywI0T，话不多说我们马上开始！

1.基础规则

处理器和内存不是同数量级，所以需要在中间建⽴中间层，也就是⾼速缓存，这会引出缓存⼀致性问题。在多处理 器系统中，每个处理器都有⾃⼰的⾼速缓存，⽽它们⼜共享同⼀主内存（Main Memory），有可能操作同⼀位置 引起各⾃缓存不⼀致，这时候需要约定协议在保证⼀致性。

Java 内存模型(Java Memory Model，JMM)：屏蔽掉了各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让 Java 程序 在各种平台下都能达到⼀致性的内存访问效果

（1）JMM的主要目的是定义程序中各种变量的访问规则，这里的变量仅指线程共享的实例变量、静态变量和构成数组对象的元素

（2）JMM定义的访问规则有

• 所有的变量都存储在主内存中
• 每条线程都有自己的工作内存，这个工作内存可以看作高速缓存，工作内存中保存了被该线程使用的变量的主内存副本，线程对变量的所有操作，如读取、写入，都必须在工作内存中进行，不可以直接访问主内存
• 不同的线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成

2.内存间交互操作

（1）lock：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占的状态

（2）unlock：作用于主内存的变量，释放一个处于锁定状态的变量，以便被其他线程锁定、访问

（3）read：作用于主内存的变量，把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，注意仅是传输

（4）load：作用于工作内存的变量，把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中

（5）use：作用于工作内存的变量，把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，遇到需要使用变量的值的字节码指令时执行

（6）assign：作用于工作内存的变量，把一个从执行引擎接收的值赋给工作内存的变量，遇到给变量赋值的字节码时执行

（7）store：作用于工作内存的变量，把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，注意仅是传送

（8）write：作用于主内存的变量，把store操作从工作内存中得到的变量的值写入主内存的变量

3.执行操作必须满足的8大规则

总的来说就是要遵守由于JMM指定的交互规则而产生的数据流动方向，即主内存 → 工作内存 → 工作内存中的变量副本 → 执行引擎执行，反方向也是类似，另外还有就是要注意主内存、工作内存的缓存一致性

（1）read和load、store和write是两组连招，必须先read或store，再load或write

（2）不允许一个线程丢弃它最近的assign操作，即变量在工作内存中改变了之后必须把该变化同步到主内存

（3）不允许一个线程无原因地（未发生任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存

（4）不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化的变量，即assign和load操作必须先于use、store操作

（5）一个变量在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重复执行多次，但相应的，在解锁时也需要执行相同次数的unlock操作

（6）如果对一个执行lock操作，那么将会清空工作变量中此变量的值，结合（4），在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行load或assign操作初始化变量的值

（7）必须先lock再unlock，不可单独执行unlock，也不允许去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，必须先通过store、write操作把此变量同步回主内存中