一、Java內存模型

Java Memory Modle，簡稱 JMM，中文名稱 Java內存模型，它是一個抽象的概念，用來描述或者規范訪問內存變量的方式。因為各中計算機的操作系統和硬件不同，方式機制也可能不同，Java內存模型用于屏蔽（適配）各種差異，以此來達到訪問各個平臺的一致的效果。這也是Java夸平臺的重要原因之一。

主內存： Java內存規定了所有變量都存儲在主內存（Main Memory）中，各個線程又有自己的本地內存（工作內存），本地內存保存著主內存中部分變量。具體訪問方式如下：

JMM工作方式

• lock加鎖：為了保證訪問主內存變量的線程安全性，在訪問前一般會加鎖處理；
• read讀：從主內存中讀取一個變量到工作內存；
• load加載：把read讀到的變量加載到工作內存的變量副本中；
• use使用：此時線程可以使用其工作內存中的變量了；
• assign賦值：將處理后的變量賦值給工作內存中的變量；
• store存儲：將工作內存中的變量存儲到主內存中，以新建new 一個新變量的方式存儲；
• write寫：將store存在的新變量的引用賦值給被處理的變量；
• unload解鎖：所有的工作做完，最后解鎖釋放資源。

二、Java內存模型的三大特性

1. 原子性（Atomicity）

這里的原子性如同數據庫事務中是原子性，一個或多個操作要么全執行成功要么全執行失敗（全不執行）。

int a = 1;
a++;
double b = 1.5;

Java內存模型只保證單一的操作具有原子性，比如上面的 int a = 1; 是一個單子的操作，所以具有原子性。而 a++ 操作在底層會分為三個操作：1）、讀取a的值給臨時變量；2）、臨時變量a的值加1操作；3）、將加操作后的值賦值給a。每個操作都是原子的，但Java內存模型在多線程下并不能保證多操作具有整體原子性，因為它也不知道這個整體內有多少操作，用戶想要達到多操作具有整體原子性，需要對響應的代碼塊做同步（synchronous）處理，比如使用 有鎖的synchronized 或 無鎖的CAS。

2. 可見性（Visibility）

這里的可見性是內存可見性。

如上圖，線程1和線程2在未同步的情況下對共享內存（主內存）中的變量進行訪問，比如兩個線程的操作都是對變量a進行加1操作。假設線程1首先獲取主內存中變量a的值，隨后線程2又獲取了主內存變量a的值，此時它們工作內存中a的值都是1，它們各自將a的值加1操作，然后assign至工作內存，工作內存中變量a的值都是2，然后兩個線程又將值刷新到主內存，最后的結果是主內存中變量a的值是2。雖然整體對a的值加1操作做了兩次操作，但由于線程間的操作是互相隔離的，默認情況下無法感知內存變量的值在隨后的變化，也就無法訪問內存中最新的變量值，這就是內存可行性的問題。

如何解決內存可見性的問題？

• 對進入臨界區的線程做同步處理（比如 synchronized）,同一時刻僅有一個線程能夠訪問臨界區的資源；
• 使用 volatile 關鍵字保證內存可見性，它能保證訪問臨界區資源的所有線程總能看到共享資源的最新值；
• CAS無鎖化。

3. 有序性（Ordering）

線程內的所有操作都是有序的，既程序執行的順序按照代碼的先后順序執行。比如下面的示例：

int a = 1;
int b = 2;
int c = a + b;

線程內程序會先執行 int a = 1; ，然后執行 int b = 2; 最后執行int c = a + b;。