带你了解 Java内存模型

Java内存模型的规定：

1、所有变量存储在主内存中；

2、每个线程都有自己的工作内存，且对变量的操作都是在工作内存中进行；

3、不同线程之间无法直接访问彼此工作内存中的变量，要想访问只能通过主内存来传递。

Java的线程、工作内存、主内存关系如下图所示：

具体变量从主内存到工作内存，以及从工作内存转回主内存的实现细节，由下面八个原子性的操作完成：

lock：作用于主内存变量，将该变量标识为一个线程独占的状态

unlock：作用于主内存变量，将独占状态释放

read：作用于主内存变量，将值拷贝到工作内存中

load：作用于工作内存中的变量，将值放到工作内存中的变量副本中

use：作用于工作内存中的变量，将值传给执行引擎

asign：作用于工作内存中的变量，将执行引擎中的值赋给工作内存中的变量

store：作用于工作内存中的变量，将值传给主内存

write：作用于主内存中的变量，将工作内存中返回的值放到主内存变量中

同时还对上述八个操作进行了一些细节的要求，比如read/load、store/write必须成对出现，未执行过lock的变量不能执行unlock操作等。

划重点，此处面试常遇到的问题就是对于volatile关键字的解读。

此关键字修饰的变量具有两种效果：1、保证线程间的可见性；2、阻止指令重排序

对于1的实现，它保证load与use必须相邻调用，即要use这个变量，必定先执行read/load，这样每次都能获取到最新的变量值；它又保证asign与store必须相邻调用，即在工作内存中将该变量改了之后，必定会先同步到主内存中。这样，volatile关键字实现了可见性。至于阻止指令重排序，还是移步《深入理解Java虚拟机》一书吧，贫道水平有限，就不在这里说了。

从另一个角度来分析，Java内存模型是围绕着在并发过程中如何处理原子性、可见性、有序性来建立的。

原子性：八个原子性操作，以及synchronized（lock/unlock未直接开放给用户，synchronized通过monitorenter跟monitorexit指令调用的lock/unlock操作）

可见性：volatile、synchronized、final这三个关键字均通过不同方式实现了可见性

有序性：volatile、synchronized 这两个关键字保证有序性，同时还有先行发生（happens-before）原则来保证隐含的默认有序性

下面说说happens-before先行发生原则，先行发生原则用通俗语言表述就是：如果操作A在操作B之前发生，那么A产生的影响B同样能观测到。那么问题来了，先行发生原则都有哪些呢？同样有八条，如下：

程序次序规则：同一个线程中按照代码的顺序依次执行

管程锁定规则：对于同一个锁，unlock先行发生于后面的lock，即unlock了才会lock

volatile变量规则：对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对该变量的读操作，即写完了才会读

线程启动规则：一个线程的start()方法先行发生于此线程的任何一个动作

线程终止规则：一个线程的所有动作先行发生于该线程的终止检测

线程中断规则：对一个线程interrupt()方法的调用先行发生于线程的中断检测Thread.interrpted()

对象终结规则：对象的初始化完成先行发生于finalize()方法

传递性：顾名思义，A先行发生于B，B先行发生于C，则A一定先行发生于C

Java内存模型基本就这些内容，如果都掌握了的话，非一线互联网公司基本都能应对自如了（因为一线互联网公司贫道本人也没进去><）。