JAVA內(nèi)存模型（JMM）
共享變量：如果一個變量在多個線程的工作內(nèi)存中都存在副本，那么這個變量就是這幾個線程的共享變量。
上面的工作內(nèi)存其實是java內(nèi)存模型抽象出來的概念，下面簡要介紹一下java內(nèi)存模型（JMM）。
java內(nèi)存模型（java memory model): 描述了java程序中各種變量（線程共享變量）的訪問規(guī)則，以及在JVM中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中讀取出變量這樣的底層細節(jié)。

不同的平臺，內(nèi)存模型是不一樣的，我們可以把內(nèi)存模型理解為在特定操作協(xié)議下，對特定的內(nèi)存或高速緩存進行讀寫訪問的過程抽象。Java 虛擬機規(guī)范中試圖定義一種 Java 內(nèi)存模型（Java Memory Model，簡稱 JMM）來屏蔽掉各種硬件和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實現(xiàn)讓 Java 程序在各種平臺下都能達到一致的內(nèi)存訪問效果，不必因為不同平臺上的物理機的內(nèi)存模型的差異，對各平臺定制化開發(fā)程序。
更具體一點說，Java 內(nèi)存模型提出目標在于，定義程序中各個變量的訪問規(guī)則，即在虛擬機中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量這樣的底層細節(jié)。

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從上圖可以得出結(jié)論:

• 所有的變量都存儲在主內(nèi)存中
• 每個線程都有自己獨立的工作內(nèi)存，里面保存該線程使用到的變量的副本（主內(nèi)存該變量的一份拷貝）。

JMM關(guān)于synchronized的兩條規(guī)定：

1. 線程解鎖前，必須把共享變量的最新值刷新到主內(nèi)存中
2. 線程加鎖時，將清空工作內(nèi)存中共享變量的值，從而使用共享變量時需要從主內(nèi)存中重新讀取最新的值。（加鎖和解鎖需要是同一把鎖）

線程解鎖前對共享變量的修改在下次加鎖前對其他線程可見。

JVM主內(nèi)存與工作內(nèi)存描述

JVM將內(nèi)存為主內(nèi)存和工作內(nèi)存兩個部分。

主內(nèi)存:?主要包括本地方法區(qū)和?堆

• Java 內(nèi)存模型規(guī)定了所有變量都存儲在主內(nèi)存(Main Memory)中（此處的主內(nèi)存與介紹物理硬件的主內(nèi)存名字一樣，兩者可以互相類比，但此處僅是虛擬機內(nèi)存的一部分）。

工作內(nèi)存:?每個線程都有一個工作內(nèi)存，工作內(nèi)存中主要包括兩個部分，一個是屬于該線程私有的棧和?對主存部分變量拷貝的寄存器(包括程序計數(shù)器PC和cup工作的高速緩存區(qū))。

• 每個線程都有自己的工作內(nèi)存(Working Memory，又稱本地內(nèi)存.)，線程的工作內(nèi)存中保存了該線程使用到的變量，該變量是主內(nèi)存中的共享變量的副本拷貝。
• (工作內(nèi)存是 JMM 的一個抽象概念，并不真實存在。它涵蓋了緩存，寫緩沖區(qū)，寄存器以及其他的硬件和編譯器優(yōu)化。)

?線程執(zhí)行的時候，將首先從主內(nèi)存讀值，再load到工作內(nèi)存中的副本中，然后傳給處理器執(zhí)行，執(zhí)行完畢后再給工作內(nèi)存中的副本賦值，隨后工作內(nèi)存再把值傳回給主存，主存中的值才更新。
在這個過程中如果出現(xiàn)多個線程同時在處理這些值，豈不是會出現(xiàn)并發(fā)問題？

1、所有的變量都存儲在主內(nèi)存中(虛擬機內(nèi)存的一部分)，對于所有線程都是共享的
2、每個線程都有自己的工作內(nèi)存，工作內(nèi)存中保存的是主存中某些變量的值的副本拷貝，線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進行，不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量。
3、線程之間無法直接訪問對方的工作內(nèi)存中的變量值的，線程間變量的傳遞均需要通過主內(nèi)存來完成。
這種劃分與Java運行時內(nèi)存區(qū)域中堆、棧、元空間等的劃分是不同層次的劃分，兩者基本沒有關(guān)系。硬要聯(lián)系的話，大致上主內(nèi)存對應(yīng)Java堆中對象的實例數(shù)據(jù)部分、工作內(nèi)存對應(yīng)棧的部分區(qū)域；從更低層次上說，主內(nèi)存對應(yīng)物理硬件內(nèi)存、工作內(nèi)存對應(yīng)寄存器和高速緩存。

JVM內(nèi)存間交互規(guī)則

關(guān)于主內(nèi)存與工作內(nèi)存之間的具體交互協(xié)議，即一個變量如何從主內(nèi)存拷貝到工作內(nèi)存、如何從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存之類的實現(xiàn)細節(jié)，Java 內(nèi)存模型中定義了下面 8 種操作來完成。

1. Lock(鎖定)：作用于主內(nèi)存中的變量，把一個變量標識為被一個線程獨占的狀態(tài)。
2. Unlock(解鎖)：作用于主內(nèi)存中的變量， 將一個變量從鎖定狀態(tài)(Lock)釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定(Lock)
3. Read(讀取)：作用于主內(nèi)存中的變量，將一個變量的值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)焦ぷ鲀?nèi)存中，以便隨后的load操作使用
4. Load(加載)：作用于工作內(nèi)存中的變量，把read操作從主內(nèi)存中得到的變量的值放入工作內(nèi)存的變量副本中。
5. Use(使用)：作用于工作內(nèi)存中的變量，把工作內(nèi)存中一個變量的值傳遞給執(zhí)行引擎。（每當虛擬機遇到一個需要使用到變量的值的字節(jié)碼指令時就會執(zhí)行這個操作。）
6. Assign(賦值)：作用于工作內(nèi)存中的變量，把一個從執(zhí)行引擎接收到的值賦值給工作內(nèi)存中的變量。（每當虛擬機遇到一個給變量賦值的字節(jié)碼指令時執(zhí)行這個操作。）
7. Store(存儲)：作用于工作內(nèi)存中的變量，把工作內(nèi)存中的一個變量的值傳送到主內(nèi)存中，以便隨后 write 操作使用。
8. Write(寫入)：作用于主內(nèi)存中的變量，把store操作從工作內(nèi)存中得到的變量的值放入主內(nèi)存的變量中。

需知:

• 在將變量從主內(nèi)存讀取到工作內(nèi)存中，必須順序執(zhí)行read(讀取)、load(加載)；
• 要將變量從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存中，必須順序執(zhí)行store(存儲)、write(寫入)。

這8種操作必須遵循以下規(guī)則：

1. 不允許read(讀取)和load(加載)、store(存儲)和write(寫入)操作之一單獨出現(xiàn)。即不允許一個變量從主內(nèi)存被讀取了，但是工作內(nèi)存不接受，或者從工作內(nèi)存回寫了但是主內(nèi)存不接受。

   不允許一個線程無原因地（沒有發(fā)生過任何assign操作）把數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存同步會主內(nèi)存中

2. 不允許一個線程丟棄它最近的一個assign(賦值)操作，即變量在工作內(nèi)存被更改后必須同步改更改回主內(nèi)存。即：執(zhí)行store(存儲),write(寫入)操作

3. 工作內(nèi)存中的變量在沒有執(zhí)行過assign(賦值)操作時，不允許無意義的同步回主內(nèi)存。 即：執(zhí)行store(存儲),write(寫入)操作

4. 在執(zhí)行use(使用)前必須已執(zhí)行load(加載），在執(zhí)行store(存儲)前必須已執(zhí)行assign(賦值）。

5. 一個變量在同一時刻只允許一個線程對其執(zhí)行l(wèi)ock操作，一個線程可以對同一個變量重復(fù)執(zhí)行多次lock，多次執(zhí)行l(wèi)ock后，只有執(zhí)行相同次數(shù)的unlock操作，變量才會被解鎖。lock和unlock必須成對出現(xiàn)。

6. 一個線程在lock一個變量的時候，將會清空工作內(nèi)存中的此變量的值，執(zhí)行引擎在use(使用)前必須重新read(讀取)和load(加載)初始化變量的值。

7. 在執(zhí)行unlock之前，必須首先執(zhí)行了store(存儲)和write(寫入)操作

   對一個變量執(zhí)行unlock操作之前，必須先把此變量同步到主內(nèi)存中（執(zhí)行store和write操作）

8. 線程不允許unlock其他線程的lock操作。并且unlock操作必須是在本線程的lock操作之后。

   如果一個變量事先沒有被lock操作鎖定，則不允許對它執(zhí)行unlock操作；也不允許去unlock一個被其他線程鎖定的變量。

從上面可以看出，把變量從主內(nèi)存復(fù)制到工作內(nèi)存需要順序執(zhí)行read、load，從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存則需要順序執(zhí)行store、write?？偨Y(jié)：

• read、load、use必須成對順序出現(xiàn)，但不要求連續(xù)出現(xiàn)。assign、store、write同之；
• 變量誕生和初始化：變量只能從主內(nèi)存“誕生”，且須先初始化后才能使用，即在use/store前須先load/assign；
• lock一個變量后會清空工作內(nèi)存中該變量的值，使用前須先初始化；unlock前須將變量同步回主內(nèi)存；
• 一個變量同一時刻只能被一線程lock，lock幾次就須unlock幾次；未被lock的變量不允許被執(zhí)行unlock，一個線程不能去unlock其他線程lock的變量。

JVM先行發(fā)生原則

Java內(nèi)存模型具備一些先天的“有序性”，即不需要通過任何同步手段（volatile、synchronized等）就能夠得到保證的有序性，這個通常也稱為happens-before原則。

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知識來源：

【23版面試突擊】你知道主內(nèi)存和工作內(nèi)存的關(guān)系？_嗶哩嗶哩_bilibili

【Java多線程】內(nèi)存模型JMM—主內(nèi)存與工作內(nèi)存分析_主內(nèi)存和工作內(nèi)存_Archie_java的博客-CSDN博客文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-683910.html

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