Java內(nèi)存模型俯萎，Java Memory Model宵膨，我個人更喜歡“Java存儲模型”的譯法。
介紹
如前所述讲冠，JVM被設(shè)計成一臺抽象的虛擬計算機，JVM的并發(fā)問題及解決方案與物理計算機中的并發(fā)問題有很多相似之處适瓦。
由于現(xiàn)代計算機的內(nèi)存與CPU在運算速度上的巨大差別竿开，通常會加入一層更接近CPU讀寫速度的高速緩存（Cache），將運算使用到的數(shù)據(jù)復(fù)制到Cache中玻熙，讓運算能加速進(jìn)行否彩，運算結(jié)束后再從Cache同步回內(nèi)存之中。這個設(shè)計解決了速度的矛盾嗦随，也帶來了一個新的問題：緩存一致性列荔。在多CPU系統(tǒng)中，每個CPU都有自己的Cache枚尼，它們共享同一主內(nèi)存贴浙，當(dāng)多個CPU的運算任務(wù)涉及同一塊內(nèi)存區(qū)域時，就可能導(dǎo)致各自的Cache數(shù)據(jù)不一致署恍。對此又設(shè)計了“緩存一致性協(xié)議”崎溃，如MESI，要求各個CPU在讀寫Cache時锭汛，都遵循這些協(xié)議進(jìn)行操作笨奠，以解決緩存數(shù)據(jù)不一致的問題袭蝗。“內(nèi)存模型”(Memory Model)般婆，就是在特定的協(xié)議下到腥，對特定的高速緩存讀寫訪問過程進(jìn)行抽象。不同架構(gòu)的物理機器擁有不一樣的內(nèi)存模式蔚袍，而Java虛擬機也有自己的內(nèi)存模型乡范，其基礎(chǔ)原理是共通的。
此外啤咽，為了充分利用CPU的運算單元晋辆，可能會對輸入代碼進(jìn)行亂序執(zhí)行優(yōu)化，只保證執(zhí)行結(jié)果的一致性宇整，但不保證各語句的計算順序與輸入代碼一致瓶佳。Java虛擬機的即時編譯器也有類似的指令重排序優(yōu)化。
Java語言規(guī)范中試圖定義一種Java內(nèi)存模型鳞青，以實現(xiàn)Java程序在各種平臺上能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果霸饲，為多線程的同步和避免數(shù)據(jù)爭用提供一套有效平衡高吞吐與一致性的保障機制。
什么是Java內(nèi)存模型
一個內(nèi)存模型描述的是臂拓，給定程序的某個特定的執(zhí)行軌跡(trace)是否是該程序的一個合法執(zhí)行厚脉。Java內(nèi)存模型檢查執(zhí)行軌跡中的每次讀操作，以及根據(jù)特定規(guī)則胶惰，校驗該讀操作觀察到的寫是否合法傻工。內(nèi)存模型描述了一個程序的可預(yù)期行為，具體實現(xiàn)時擁有充分的自由度去生成需要的代碼孵滞，只要其最終執(zhí)行結(jié)果可經(jīng)由內(nèi)存模型進(jìn)行推測中捆。
通俗地講，Java內(nèi)存模型(JMM)定義了一系列規(guī)則坊饶，以確保某一線程的寫操作能正確呈現(xiàn)給其他線程轨香。JMM并沒有描述多線程該如何執(zhí)行，而是描述多線程允許的行為幼东。
JMM規(guī)定了所有的共享變量都存儲在JVM的主內(nèi)存中。每條線程有自己的工作內(nèi)存科雳，用于保存該線程用到的變量的主內(nèi)存副本拷貝(具體實現(xiàn)通常不會拷貝整個對象)根蟹，線程對變量的操作全部在工作內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量糟秘。不同的線程間也無法直接訪問對方的工作內(nèi)存简逮，線程間變量值的傳遞需要通過主內(nèi)存來完成。
關(guān)于主內(nèi)存和工作內(nèi)存之間的具體交互協(xié)議尿赚，即一個變量如何從主內(nèi)存拷貝到工作內(nèi)存散庶、如何從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存之類的實現(xiàn)細(xì)節(jié)蕉堰，JMM定義了8種操作(lock,unlock,read,load,use,assign,store,write)，虛擬機實現(xiàn)時必須保證以上每一種操作都是原子的悲龟、不可再分的屋讶。
共享變量/堆內(nèi)存：能夠在線程間共享的內(nèi)存稱作“共享內(nèi)存或堆內(nèi)存”。所有的實例域须教、靜態(tài)域以及數(shù)組元素都存儲在堆內(nèi)存中皿渗。方法中的局部變量永遠(yuǎn)不會被線程間共享，也不會受內(nèi)存模型影響轻腺。我們也無需關(guān)心線程內(nèi)動作乐疆，每個單線程都應(yīng)遵守正確的線程內(nèi)語義。
線程間的動作：線程間的動作是由某一線程執(zhí)行贬养，能被另一線程探測或直接影響的動作挤土。包括：
共享變量的讀/寫
同步動作 (synchronization action)
? ? ? ?lock/unlock某個monitor；
? ? ? ?讀寫某個volatile變量
啟動一個線程
與外部交互的動作
導(dǎo)致某個線程進(jìn)入無限循環(huán)的動作（thread devergence action)
延伸閱讀
本文參考了《深入理解Java虛擬機》误算、《JSR-133-Memory?Model》仰美，有充裕時間的同學(xué)可以去完整過一遍，但原文有較多艱澀難懂之處尉桩。這里做了較大的裁剪筒占，隱藏更深一層的信息，以求對Java內(nèi)存模型能有一個快速又不過于淺顯的了解蜘犁。更多的概念和規(guī)則：
緩存一致性翰苫，Cache Coherence，MESI協(xié)議
Instruction Reorder这橙，指令重排序
Happens-Before?關(guān)系規(guī)則
As-If-Serial 奏窑，線程內(nèi)串行的語義
Memory Barrier，內(nèi)存屏障
參考資料：
? ? ?JSR-133 Java Memory Model
? ? 《Java語言規(guī)范SE8》第17章 線程與鎖 17.4 內(nèi)存模型
? ? 《深入理解Java虛擬機》第12章 Java內(nèi)存模型與線程
