JMM定義了什么

今天小編給大家分享一下JMM定義了什么的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

JMM就是Java內存模型(java memory model)。因為在不同的硬件生產商和不同的操作系統下，內存的訪問有一定的差異，所以會造成相同的代碼運行在不同的系統上會出現各種問題。所以java內存模型(JMM)屏蔽掉各種硬件和操作系統的內存訪問差異，以實現讓java程序在各種平臺下都能達到一致的并發效果。

Java內存模型規定所有的變量都存儲在主內存中，包括實例變量，靜態變量，但是不包括局部變量和方法參數。每個線程都有自己的工作內存，線程的工作內存保存了該線程用到的變量和主內存的副本拷貝，線程對變量的操作都在工作內存中進行。線程不能直接讀寫主內存中的變量。

不同的線程之間也無法訪問對方工作內存中的變量。線程之間變量值的傳遞均需要通過主內存來完成。

如果聽起來抽象的話，我可以畫張圖給你看看，會直觀一點：

每個線程的工作內存都是獨立的，線程操作數據只能在工作內存中進行，然后刷回到主存。這是 Java 內存模型定義的線程基本工作方式。

溫馨提醒一下，這里有些人會把Java內存模型誤解為Java內存結構，然后答到堆，棧，GC垃圾回收，最后和面試官想問的問題相差甚遠。實際上一般問到Java內存模型都是想問多線程，Java并發相關的問題。

面試官：那JMM定義了什么

這個簡單，整個Java內存模型實際上是圍繞著三個特征建立起來的。分別是：原子性，可見性，有序性。這三個特征可謂是整個Java并發的基礎。

原子性

原子性指的是一個操作是不可分割，不可中斷的，一個線程在執行時不會被其他線程干擾。

面試官拿筆寫了段代碼，下面這幾句代碼能保證原子性嗎？

int i = 2;int j = i;
i++;
i = i + 1;

第一句是基本類型賦值操作，必定是原子性操作。

第二句先讀取i的值，再賦值到j，兩步操作，不能保證原子性。

第三和第四句其實是等效的，先讀取i的值，再+1，最后賦值到i，三步操作了，不能保證原子性。

JMM只能保證基本的原子性，如果要保證一個代碼塊的原子性，提供了monitorenter 和 moniterexit 兩個字節碼指令，也就是 synchronized 關鍵字。因此在 synchronized 塊之間的操作都是原子性的。

可見性

可見性指當一個線程修改共享變量的值，其他線程能夠立即知道被修改了。Java是利用volatile關鍵字來提供可見性的。 當變量被volatile修飾時，這個變量被修改后會立刻刷新到主內存，當其它線程需要讀取該變量時，會去主內存中讀取新值。而普通變量則不能保證這一點。

除了volatile關鍵字之外，final和synchronized也能實現可見性。

synchronized的原理是，在執行完，進入unlock之前，必須將共享變量同步到主內存中。

final修飾的字段，一旦初始化完成，如果沒有對象逸出（指對象為初始化完成就可以被別的線程使用），那么對于其他線程都是可見的。

有序性

在Java中，可以使用synchronized或者volatile保證多線程之間操作的有序性。實現原理有些區別：

volatile關鍵字是使用內存屏障達到禁止指令重排序，以保證有序性。

synchronized的原理是，一個線程lock之后，必須unlock后，其他線程才可以重新lock，使得被synchronized包住的代碼塊在多線程之間是串行執行的。

面試官：給我講一下八種內存交互操作吧

好的，面試官，內存交互操作有8種，我畫張圖給你看吧：

volatile一定能保證線程安全嗎

先說結論吧，volatile不能一定能保證線程安全。

怎么證明呢，我們看下面一段代碼的運行結果就知道了：

/**
 * @author Ye Hongzhi 公眾號：java技術愛好者
 **/public class VolatileTest extends Thread {private static volatile int count = 0;public static void main(String[] args) throws Exception {
        Vector<Thread> threads = new Vector<>();for (int i = 0; i < 100; i++) {
            VolatileTest thread = new VolatileTest();
            threads.add(thread);
            thread.start();
        }//等待子線程全部完成for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }//輸出結果，正確結果應該是1000，實際卻是984System.out.println(count);//984}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {try {//休眠500毫秒Thread.sleep(500);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            count++;
        }
    }
}

為什么volatile不能保證線程安全？

很簡單呀，可見性不能保證操作的原子性，前面說過了count++不是原子性操作，會當做三步，先讀取count的值，然后+1，最后賦值回去count變量。需要保證線程安全的話，需要使用synchronized關鍵字或者lock鎖，給count++這段代碼上鎖：

private static synchronized void add() {
    count++;
}

禁止指令重排序

首先要講一下as-if-serial語義，不管怎么重排序，（單線程）程序的執行結果不能被改變。

為了使指令更加符合CPU的執行特性，最大限度的發揮機器的性能，提高程序的執行效率，只要程序的最終結果與它順序化情況的結果相等，那么指令的執行順序可以與代碼邏輯順序不一致，這個過程就叫做指令的重排序。

重排序的種類分為三種，分別是：編譯器重排序，指令級并行的重排序，內存系統重排序。整個過程如下所示：

指令重排序在單線程是沒有問題的，不會影響執行結果，而且還提高了性能。但是在多線程的環境下就不能保證一定不會影響執行結果了。

所以在多線程環境下，就需要禁止指令重排序。

volatile關鍵字禁止指令重排序有兩層意思：

• 當程序執行到volatile變量的讀操作或者寫操作時，在其前面的操作的更改肯定全部已經進行，且結果已經對后面的操作可見，在其后面的操作肯定還沒有進行。

• 在進行指令優化時，不能將在對volatile變量訪問的語句放在其后面執行，也不能把volatile變量后面的語句放到其前面執行。

下面舉個例子：

private static int a;//非volatile修飾變量private static int b;//非volatile修飾變量private static volatile int k;//volatile修飾變量private void hello() {
    a = 1;  //語句1b = 2;  //語句2k = 3;  //語句3a = 4;  //語句4b = 5;  //語句5//以下省略...}

變量a，b是非volatile修飾的變量，k則使用volatile修飾。所以語句3不能放在語句1、2前，也不能放在語句4、5后。但是語句1、2的順序是不能保證的，同理，語句4、5也不能保證順序。

并且，執行到語句3的時候，語句1，2是肯定執行完畢的，而且語句1,2的執行結果對于語句3,4,5是可見的。

volatile禁止指令重排序的原理是什么

首先要講一下內存屏障，內存屏障可以分為以下幾類：

• LoadLoad 屏障：對于這樣的語句Load1，LoadLoad，Load2。在Load2及后續讀取操作要讀取的數據被訪問前，保證Load1要讀取的數據被讀取完畢。

• StoreStore屏障：對于這樣的語句Store1， StoreStore， Store2，在Store2及后續寫入操作執行前，保證Store1的寫入操作對其它處理器可見。

• LoadStore 屏障：對于這樣的語句Load1， LoadStore，Store2，在Store2及后續寫入操作被刷出前，保證Load1要讀取的數據被讀取完畢。

• StoreLoad 屏障：對于這樣的語句Store1， StoreLoad，Load2，在Load2及后續所有讀取操作執行前，保證Store1的寫入對所有處理器可見。

在每個volatile讀操作后插入LoadLoad屏障，在讀操作后插入LoadStore屏障。

在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障，后面插入一個SotreLoad屏障。

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