說到JMM大家一定很陌生，被我們所熟知的一定是jvm虛擬機，而我們今天講的JMM和JVM虛擬機沒有半毛錢關(guān)系，千萬不要把JMM的任何事情聯(lián)想到JVM，把JMM當(dāng)做一個完全新的事物去理解和認(rèn)識。

我們先看一下計算機的理論模型，也是馮諾依曼計算機模型，先來張圖。

其實我們更關(guān)注與計算機的內(nèi)部CPU的計算和內(nèi)存之間的關(guān)系。我們在來深入的看一下是如何計算的。

我們來看一下這個玩意的處理流程啊，當(dāng)我們的數(shù)據(jù)和方法加載的內(nèi)存區(qū)，需要處理時，內(nèi)存將數(shù)據(jù)和方法傳遞到CPU的L3->L2->L1然后再進(jìn)入到CPU進(jìn)行計算，然后再由L1->L2->L3->再返回到主內(nèi)存中，但是我們的科技反展的很快的，現(xiàn)在貌似沒有單核的CPU了吧，什么8核16核的CPU隨處可見，我們這里只的CPU只是CPU的一個核來計算這些玩意。假設(shè)我們的方法是f(x) = x + 1，我們?nèi)雲(yún)⑹?，期望得到結(jié)果是2，1+1=2，我計算的沒錯吧。如果我們兩個核同時執(zhí)行該方法呢？我們的CPU2反應(yīng)稍微慢了一點呢？假如當(dāng)我們的內(nèi)存再向CPU2發(fā)送參數(shù)時，可能CPU1已經(jīng)計算完成并且已經(jīng)返回了。這時CPU2取得的參數(shù)就是2，這時再進(jìn)行計算就是2+1了。結(jié)果并不是我們期望的結(jié)果。這其實就是數(shù)據(jù)未同步造成的。我們應(yīng)該想盡我們的辦法去同步一下數(shù)據(jù)。

我們中間加了一層緩存一致性協(xié)議。也就是我們的MESI，在多處理器系統(tǒng)中，每個處理器都有自己的高速緩存，而它們的又共享同一個主內(nèi)存

我來簡單說一下，我們的MESI是咋回事，是怎么做到緩存一致性的。英語不好，我就不誤解大家解釋MESI是什么單詞的縮寫了（是不是縮寫我也不知道，但是我知道工作原理）。

我們還是從內(nèi)存到CPU的這條線路，這時我們多了一個MESI，當(dāng)變量X被共同讀取時，CPU1和CPU2是共享一個X變量，但是分別存在CPU1和2內(nèi)，也就是我們X(S)的狀態(tài)。然后CPU1和2一起準(zhǔn)備要計算了。

然后1和2一定會有一個厲害的。比如1得到了勝利，這時CPU1里的X(S)變?yōu)閄(E)由共享狀態(tài)變?yōu)楠毾頎顟B(tài)，并且告訴CPU2把X(S)變?yōu)閄(I)的狀態(tài)，由共享狀態(tài)變?yōu)槭顟B(tài)。然后CPU1就可以計算了。計算完成，

又將X(S)變?yōu)閄(M)的狀態(tài)，由獨享狀態(tài)變?yōu)榱诵薷牡臓顟B(tài)。

M: 被修改（Modified)

該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，并且是被修改過的（dirty),即與主存中的數(shù)據(jù)不一致，該緩存行中的內(nèi)存需要在未來的某個時間點（允許其它CPU讀取請主存中相應(yīng)內(nèi)存之前）寫回（write back）主存。

當(dāng)被寫回主存之后，該緩存行的狀態(tài)會變成獨享（exclusive)狀態(tài)。

E: 獨享的（Exclusive)

該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，它是未被修改過的（clean)，與主存中數(shù)據(jù)一致。該狀態(tài)可以在任何時刻當(dāng)有其它CPU讀取該內(nèi)存時變成共享狀態(tài)（shared)。

同樣地，當(dāng)CPU修改該緩存行中內(nèi)容時，該狀態(tài)可以變成Modified狀態(tài)。

S: 共享的（Shared)

該狀態(tài)意味著該緩存行可能被多個CPU緩存，并且各個緩存中的數(shù)據(jù)與主存數(shù)據(jù)一致（clean)，當(dāng)有一個CPU修改該緩存行中，其它CPU中該緩存行可以被作廢（變成無效狀態(tài)（Invalid））。

I: 無效的（Invalid）

說到這也就是是我們JMM的內(nèi)存模型的工作機制了。所以說JMM是一個虛擬的，和JVM一點關(guān)系都沒有的。切記不要混淆。

這里也有三個重要的知識點。

JVM 內(nèi)存模型(JMM) 三大特性

原子性：指一個操作是不可中斷的，即使是多個線程一起執(zhí)行的時候，一個操作一旦開始，就不會被其他線程干擾

比如，對于一個靜態(tài)全局變量int i，兩個線程同時對它賦值，線程A 給他賦值 1，線程 B 給它賦值為 -1,。那么不管這兩個線程以何種方式，何種步調(diào)工作，i的值要么是1，要么是-1，線程A和線程B之間是沒有干擾的。這就是原子性的一個特點，不可被中斷

可見性：指當(dāng)一個線程修改了某一個共享變量的值，其他線程是否能夠立即知道這個修改。顯然，對于串行程序來說，可見性問題  是不存在。因為你在任何一個操作步驟中修改某個變量，那么在后續(xù)的步驟中，讀取這個變量的值，一定是修改后的新值。但是這個問題在并行程序中就不見得了。如果一個線程修改了某一個全局變量，那么其他線程未必可以馬上知道這個改動。

有序性：對于一個線程的執(zhí)行代碼而言，我們總是習(xí)慣地認(rèn)為代碼的執(zhí)行時從先往后，依次執(zhí)行的。這樣的理解也不能說完全錯誤，因為就一個線程而言，確實會這樣。但是在并發(fā)時，程序的執(zhí)行可能就會出現(xiàn)亂序。給人直觀的感覺就是：寫在前面的代碼，會在后面執(zhí)行。有序性問題的原因是因為程序在執(zhí)行時，可能會進(jìn)行指令重排，重排后的指令與原指令的順序未必一致（指令重排后面會說）。

我們來看一下volatile關(guān)鍵字

先看一段代碼吧，不上代碼，總覺得是自己沒練習(xí)到位。 

private static  int counter = 0;  
    public static void main(String[] args) {  
        for (int i = 0; i < 10; i++) {  
            Thread thread = new Thread(()->{  
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {  
                    counter++; //不是一個原子操作,第一輪循環(huán)結(jié)果是沒有刷入主存，這一輪循環(huán)已經(jīng)無效  
                }  
            });  
            thread.start();  
        }  
        try {  
            Thread.sleep(1000);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(counter);  
    } 

按照J(rèn)MM的思想流程來解讀一下這段代碼，我們先創(chuàng)建10個線程。我們這里叫做T1，T2，T3...T100。然后分別去拿counter這個數(shù)字，然后疊加1，循環(huán)1000-counter次。當(dāng)T1拿到counter，開始計算，假如，我們計算到第50次時，這時線程T2，也開始要拿counter這個數(shù)字，這時得到的counter數(shù)字為50，則T2就要循環(huán)950次，最后我們計算得到的counter就是9950。也就是說，內(nèi)部是沒有內(nèi)存一致性協(xié)議的。所以我們的輸出一定是<=10000的數(shù)字。

我們來嘗試改一下代碼，使用一下我們的volatile關(guān)鍵字。 

private static volatile int counter = 0;  
    public static void main(String[] args) {  
        for (int i = 0; i < 10; i++) {  
            Thread thread = new Thread(()->{  
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {  
                    counter++; //不是一個原子操作,第一輪循環(huán)結(jié)果是沒有刷入主存，這一輪循環(huán)已經(jīng)無效  
                }  
            });  
            thread.start();  
        }  
        try {  
            Thread.sleep(1000);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(counter);  
    } 

這時我們加入了volatile關(guān)鍵字，我們經(jīng)過多次運行會發(fā)現(xiàn)，每次結(jié)果都為10000，也就是說每次都是我們期待的結(jié)果，volatile可以保證線程可見性且提供了一定的有序性，但是無法保證原子性。在JVM底層volatile是采用“內(nèi)存屏障”來實現(xiàn)的。

也就是我們加入了volatile關(guān)鍵字時，java代碼運行過程中，會強制給予一層內(nèi)存一致性的屏障，做到了，我們計算直接不會相互影響，得到我們預(yù)期的結(jié)果。

1、可見性實現(xiàn)：

在前文中已經(jīng)提及過，線程本身并不直接與主內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，而是通過線程的工作內(nèi)存來完成相應(yīng)的操作。這也是導(dǎo)致線程間數(shù)據(jù)不可見的本質(zhì)原因。因此要實現(xiàn)volatile變量的可見性，直接從這方面入手即可。對volatile變量的寫操作與普通變量的主要區(qū)別有兩點：

?。?）修改volatile變量時會強制將修改后的值刷新的主內(nèi)存中。

?。?）修改volatile變量后會導(dǎo)致其他線程工作內(nèi)存中對應(yīng)的變量值失效。因此，再讀取該變量值的時候就需要重新從讀取主內(nèi)存中的值。相當(dāng)于上文說到的從S->E，另一個線程從S->I的過程。

　　通過這兩個操作，就可以解決volatile變量的可見性問題。

2、內(nèi)存屏障

為了實現(xiàn)volatile可見性和happen-befor的語義。JVM底層是通過一個叫做“內(nèi)存屏障”的東西來完成。內(nèi)存屏障，也叫做內(nèi)存柵欄，是一組處理器指令，用于實現(xiàn)對內(nèi)存操作的順序限制。下面是完成上述規(guī)則所要求的內(nèi)存屏障：

執(zhí)行順序：Load1—>Loadload—>Load2

確保Load2及后續(xù)Load指令加載數(shù)據(jù)之前能訪問到Load1加載的數(shù)據(jù)。

（2）StoreStore 屏障

執(zhí)行順序：Store1—>StoreStore—>Store2

確保Store2以及后續(xù)Store指令執(zhí)行前，Store1操作的數(shù)據(jù)對其它處理器可見。

（3）LoadStore 屏障

執(zhí)行順序：Load1—>LoadStore—>Store2

確保Store2和后續(xù)Store指令執(zhí)行前，可以訪問到Load1加載的數(shù)據(jù)。

（4）StoreLoad 屏障

執(zhí)行順序: Store1—> StoreLoad—>Load2

確保Load2和后續(xù)的Load指令讀取之前，Store1的數(shù)據(jù)對其他處理器是可見的。

 總體上來說volatile的理解還是比較困難的，如果不是特別理解，也不用急，完全理解需要一個過程，在后續(xù)的文章中也還會多次看到volatile的使用場景。這里暫且對volatile的基礎(chǔ)知識和原來有一個基本的了解?？傮w來說，volatile是并發(fā)編程中的一種優(yōu)化，在某些場景下可以代替Synchronized。但是，volatile的不能完全取代Synchronized的位置，只有在一些特殊的場景下，才能適用volatile?？偟膩碚f，必須同時滿足下面兩個條件才能保證在并發(fā)環(huán)境的線程安全：

　（1）對變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值。

?。?）該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中。

 參考地址：https://www.cnblogs.com/paddix/p/5428507.html

JMM-同步八種操作介紹

(1)lock(鎖定):作用于主內(nèi)存的變量，把一個變量標(biāo)記為一條線程獨占狀態(tài)

(2)unlock(解鎖):作用于主內(nèi)存的變量，把一個處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來，釋放后的 變量才可以被其他線程鎖定

(3)read(讀取):作用于主內(nèi)存的變量，把一個變量值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)骄€程的工作內(nèi)存中， 以便隨后的load動作使用

(4)load(載入):作用于工作內(nèi)存的變量，它把read操作從主內(nèi)存中得到的變量值放入工作 內(nèi)存的變量副本中

(5)use(使用):作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的一個變量值傳遞給執(zhí)行引擎

(6)assign(賦值):作用于工作內(nèi)存的變量，它把一個從執(zhí)行引擎接收到的值賦給工作內(nèi)存 的變量

(7)store(存儲):作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的一個變量的值傳送到主內(nèi)存中， 以便隨后的write的操作

(8)write(寫入):作用于工作內(nèi)存的變量，它把store操作從工作內(nèi)存中的一個變量的值傳送 到主內(nèi)存的變量中 

流程圖大致是這樣的：