JMM 内存模型
硬件内存模型
并发问题根源
可见性问题：为了减少CPU等待IO的时间，增加了高速缓存，多CPU缓存区之间是相互独立的，CPU只能查看和更新自己缓存下的数据，会导致共享变量在不同的CPU切换执行时出现不一致。
原子性问题：为了提升CPU的利用率，切换进程和线程的方式使程序在执行过程中产生了原子性问题。
有序性问题：通过调整CPU指令单执行顺序和异步化操作提升CPU的利用率，导致指令单执行并不一定按顺序执行。
JMM内存模型
Java内存模型（Java Memory Model）是一种内存模型规范，屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异，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。
主内存 & 工作内存
- 主内存：所有的共享变量都存储在主内存中。
- 工作内存：每个线程都有一个私有的本地内存，即工作内存。工作内存中保存了该线程使用的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的操作都是在工作内存中完成的，不同的线程之间无法访问对方的工作内存。
所有的共享变量都存储在主内存中，每个线程都有自己的工作内存；工作内存中保存该线程使用到的变量的主内存副本拷贝。
线程堆变量的所有操作（读、写）都应该在工作内存中完成。
不同线程之间不能相互访问，交互数据要通过主内存。
主内存和工作内存数据交互
为了方便管理主内存与工作内存的交互，Java内存模型定义了八种操作：
- lock 锁定：作用于主内存变量，把一个变量标识为线程独占状态。
- unlock 解锁：作用于主内存变量，把一个变量从锁定状态释放出来，别的线程才能使用。
- read 读取：作用于主内存变量，将变量值从主内存读取到工作内存中。
- load 载入：作用于工作内存变量，将读取到的值放入工作内存的变量副本中。
- use 使用：作用于工作内存变量，将工作内存中的变量值传递给执行引擎。
- assign 赋值：作用于工作内存变量，将执行引擎接收到的值赋值给工作内存中的变量。
- store 存储：作用于工作内存变量，把工作内存中的变量值传递到主内存中，方便write操作。
- write 写入：作用于主内存变量，把store进来的值放入主内存中的变量。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-thcFe9ug-1647418892003)(C:\Users\NINGMEI\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220316095214899.png)]
内存间交互操作的规则
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现，以上的操作必须按顺序执行，但不保证连续执行，也就是说，read与load之间、store与write之间是可插入其他指令的。
- 不允许一个线程丢弃它的最近都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回主内存。（变量的值在工作内存中发生变化，必须回到主内存同步）
- 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从线程的工作内存同步回主内存中
- 一个新的变量只能从主内存中“诞生”，不允许在工作内存中直接使用一个未初始化的变量，也就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过assign和load操作
- 一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其执行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复只想，多次执行lock后，只有执行相同次数多unlock操作，变量才会被解锁
- 如果对一个变量执行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assign操作初始化变量的值
- 如果一个变量没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作，也不能unlock一个被其他线程锁定的变量
- 对一个变量执行unlock操作之前，必须先把此变量同不会主内存，执行store和write操作