Java内存模型
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2019-02-27
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深入理解 Java 内存模型
juapk Android开发者社区【整理】
深入理解 Java 内存模型（一）——基础
并发编程模型的分类
在并发编程中，我们需要处理两个关键问题：线程之间如何通信及线程之间如何同步（这里的线程是指并发执行的活动实体）。通信是
指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。
在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。在消息传递的并发模
型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信。
同步是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。在共享内存并发模型里，同步是显式进行的。程序员必须显式指定某个
方法或某段代码需要在线程之间互斥执行。在消息传递的并发模型里，由于消息的发送必须在消息的接收之前，因此同步是隐式进行的。
Java 的并发采用的是共享内存模型，Java 线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对程序员完全透明。如果编写多线程程序的 Java
程序员不理解隐式进行的线程之间通信的工作机制，很可能会遇到各种奇怪的内存可见性问题。
Java 内存模型的抽象
在 java 中，所有实例域、静态域和数组元素存储在堆内存中，堆内存在线程之间共享（本文使用“共享变量”这个术语代指实例域，静态
域和数组元素）。局部变量（Local variables），方法定义参数（java 语言规范称之为 formal method parameters）和异常处理器参数
（exception handler parameters）不会在线程之间共享，它们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响。
Java 线程之间的通信由 Java 内存模型（本文简称为 JMM）控制，JMM 决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。从抽象
的角度来看，JMM 定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私
有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是 JMM 的一个抽象概念，并不真实存在。
它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java 内存模型的抽象示意图如下：
这句话的理解很重要：
JMM将操作系统内存抽象
为单个线程独有的本地
内存和多个线程共享的
主存：
1. 主存：所有线程共
享，可以理解成物理内
存；
2. 本地内存：线程独
有、CPU不共享，代表着
cpu缓存、寄存器等
操作系统内存模型，顶
层是CPU，其抽象模型的
结构如下：
CPU（顶层）
--------
寄存器
高速缓存
（JMM中对应线程本地内
存，线程独有、CPU独
有，即多核CPU中，各个
CPU都有，但是不共享）
--------
内存
磁盘读写缓存
（JMM中对应着主存，多
个线程共享）
--------
硬盘
外部存储
栈帧的概念
JMM：描绘了共享变量在物理内存中存
取的抽象过程，他规定了对一个共享变
量的操作结果何时对其他线程可见
JMM屏蔽了底层平台的差异，对程序猿
提供了一个所有平台表现一致的内存模
型
1. java并发模型是基于内存共享的；
2. JMM抽象于现实的系统模型，这种抽
象的好处是可以最大程度的享受系统平
台的各种性能优化；
3. 在系统提供的性能优化中包含了重
排序，但是重排序会导致并发编程中的
一些问题，譬如顺序性和内存可见性；
4. 因此解决的方法是在适当的地方插
入内存屏障，抑制重排序；
1. java的并发编程模型是基于内存共
享的；
2. 操作系统的存储模型；
3. JMM的抽象模型基于现实中操作系统
的存储模型；
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