java内存模型（JMM）

一、前言（多核并发缓存架构）

说起java并发内存模型，首先了解一下多核并发缓存架构，就是我们服务器的cpu和主内存之间，因为2者运算速度有较大差距，所以在cpu与主内存之间，有一道cup缓存，cpu通过cpu缓存读取数据，进而让cpu发挥出性能优势

二、JMM内存模型

java内存模型和和cpu缓存模型类似，是基于cpu缓存模型建立的

三、示例说明

为了便于理解，我们结合一段代码示例来看下

结果1：22行代码改了flag，但是可以看到结果并没有打印出"线程1感知到flag变成true"，说明线程t1里并没有感知到flag变成true

那么我们接下来将flag加上volatile再尝试运行，

结果2：我们发现加上volatile修饰后，打印出了"线程1感知到flag变成true"，说明线程t1感知到flag变成true

通过结果1，可以说明，线程内部确实是读取线程内部的数据副本进行代码处理

通过结果2，则说明可以通过volatile来实现共享变量的可见性（并发编程的3大特性：可见性、有序性、原子性）

好的，那么volatile是怎么实现可见性的呢？那就需要结合java的JMM数据原子操作指令以及缓存一致性协议来一起看下

JMM数据原子操作：

read(读取）：从主内存读取数据
load（载入）：将主内存读取到的数据写入工作内存
use（使用）：从工作内存读取数据来计算
assign（赋值）：将计算好的值重新赋值到工作内存中
store（存储）：将工作内存数据写入主内存
write（写入）：将store过去的变量值赋值给主内存中的变量
lock（锁定）：将主内存变量加锁，标识为线程独占状态
unlock（解锁）：将主内存变量解锁，解锁后其他线程可以锁定该变量

缓存一致性协议（MESI）
多个cpu从主内存读取同一个数据到各自的高速缓存，当其中某个cpu修改了缓存里
的数据，该数据会马上同步回主内存，其它cpu通过总线嗅探机制可以感知到数据的
变化从而将自己缓存里的数据失效
缓存加锁
缓存锁的核心机制是基于缓存一致性协议来实现的，一个处理器的缓存回写到内存会
导致其他处理器的缓存无效，IA-32和Intel64处理器使用MESI实现缓存一致性协议

好的，那其实上述代码对应的JMM原子操作流程如图

结合图中箭头，大家可以知道主线程是获取并修改flag的值的，那线程t1使用flag变量的时候，是通过总线嗅探机制（图中绿色）发现flag被修改了，接下来会把自己的工作内存中的flag变量副本失效，从而从主内存的flag变量重新read、load到线程t1的工作内存中。这就是volatile的可见性原理。

好的，那么大家还记得volatile还保证了有序性，这个是怎么实现的呢？

首先java底层是有指令重排序的，就是在不影响单线程执行结果的前提下，计算机为了发挥最大新能，会对机器指令重新排序优化！具体原则是as-if-serial与happens-before（具体不展开了），大家简单理解一下

1、可以重排序：

int a =1;

int b=2;

这2行代码执行顺序不影响结果，所以可以重排序

2、不可以重排序：

int a = 1;

int b = a;

显然，执行顺序影响结果，所以不可以重排序

那关键就来了，既然有可能发生重排序，volatile就是通过解决重排序来保障有序性的，这个实现过程叫做内存屏障，对应规范如下

java规定了volatile需要实现的内存屏障，我们举个例子说明一下

int volatile a =1;

int b = a;

则对应的屏障：

StoreStore屏障
a=1://volatile写，a为volatile变量
StoreLoad屏障
b =a;//volatile读
LoadLoad屏障
LoadStore屏障

这样保障了代码的执行顺序，进而保障有序性