JUC-Java内存模型JMM

JMM概述

Java Meory Model java内存模型。在不同的硬件和不同的操作系统上，对内存的访问方式是不一样的。这就造成了同一套java代码运行在不同的操作系统上会出问题。JMM就屏蔽掉硬件和操作系统的差异，增加java代码的可移植性。这是一方面。
另一方面JMM定义的一系列规则能够保证线程并发的安全性。主要是保证线程的可见性，有序性，原子性。
具体来说它主要就是抽象了线程和主存之间的关系。（如下图）每个线程都有一个工作内存（cpu缓存），工作内存中存放着主存（内存）的副本，一般是共享变量，比如实例变量，静态变量但是不包括局部变量。线程读写数据是直接操作工作内存的。线程不能访问其他线程的工作内存。多个线程间通信是通过主存来完成的。

线程三大问题

原子性，可见性，有序性。（简记：客源有）
线程需要满足这三大特性，才能保证线程并发安全。而JMM就是为了实现这三大特性定义的一系列规则。

可见性问题

可见性指的是当一个线程修改了共享变量后，另一个线程能够立马得到修改的这个值。但是由于CPU缓存的存在，可见性往往会存在一些问题。
比如说在多线程下，每个线程将变量存放在CPU缓存中，一个线程修改了变量后，放在CPU缓存中。另一个线程无法立即得到最新的值。这就造成了共享变量的数据不一致的问题。

原子性问题

CPU在执行指令的过程中发生了线程切换，会导致一些变量数据不一致，这种问题就成为原子性问题。

有序性问题

CPU在执行指令的时候，为了充分利用内部的计算单元，处理器可能会对代码进行乱序执行。CPU在并发环境下，乱序执行可能会到导致结果错误。这种问题就叫做有序性问题。

JMM解决线程可见性，原子性，有序性问题

定义Java内存模型并非是一件容易的事情。不能单纯的禁用CPU缓存和编译优化，这样会严重影响程序性能。JMM抽象了线程和主存之间的关系，定义了程序中变量的访问规则来解决上述问题。
从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存放在主内存中，每个线程都有一个私有的工作内存，本地内存中存储了主存中共享变量的副本，线程对变量的操作都是在工作内存中进行的。（这里的工作内存是一个抽象的概念。包含了CPU缓存，寄存器以及编译器优化。主内存则指的是物理硬件的主内存。）

可见性保证

可见性指的是当一个线程修改了共享变量的值之后，其他线程能够立马得到这个修改。

volatile能够保证可见性和有序性，volatile修饰的变量在本地内存中修改后会立即同步到主存中去，供其他线程访问到。
锁也能保证可见性，锁在释放和申请的时候都会更新缓存，从主存中获取最新的值。

原子性保证

通过Lock和UnLock来保证。java中是synchronized关键字。synchronized关键字对应的底层jvm指令是monitorenter和moniterexit

    public void test01(){
        synchronized (this){
            int i = 1;
        }
    }

有序性保证

java中提供了volatile和synchronized两个关键字来保证线程之间的有序性。volatile本身就包含了指令重排的语义。而 synchronized 则是由一个变量在同一时刻只允许一个线程对其进行 lock 操作这条规则来保证有序性的

JMM核心概念-happens-before

如果一个操作happens-before另一个操作，那么第一个操作的执行结果对后续的操作是可见的。
两个操作存在happens-before关系，并不意味着一定要按照happens-before原则指定的顺序来执行。可以对指令进行重排序，只要保证结果正确性即可。

参考:
从线程三大特性深入理解JMM（Java 内存模型）
happens-before是什么？JMM最最核心的概念，看完你就懂了