Java記憶體模型簡介

首先要明確記憶體模型指什麼。書中的定義是：在特定的操作協議下，對特定記憶體和快取記憶體進行讀寫訪問的過程抽象。

可以知道，記憶體模型就是來規定如何對記憶體/快取進行讀寫操作的。所以Java記憶體模型，就是用來定義程式對Java記憶體的的訪問規則。進一步說， Java記憶體模型就是定義程式中變數（靜態變數、陣列物件元素等，不包括區域性變數、方法引數）的訪問規則。

1. 所有變數儲存在主記憶體中；
2. 每個執行緒都有自己的工作記憶體，且對變數的操作都是在工作記憶體中進行；
3. 不同執行緒之間無法直接訪問彼此工作記憶體中的變數，要想訪問只能通過主記憶體來傳遞。

具體變數從主記憶體到工作記憶體，以及從工作記憶體轉回主記憶體的實現細節，由下面八個原子性的操作完成：

• • lock：作用於主記憶體變數，將該變數標識為一個執行緒獨佔的狀態
  • unlock：作用於主記憶體變數，將獨佔狀態釋放
  • read：作用於主記憶體變數，將值拷貝到工作記憶體中
  • load：作用於工作記憶體中的變數，將值放到工作記憶體中的變數副本中
  • use：作用於工作記憶體中的變數，將值傳給執行引擎
  • asign：作用於工作記憶體中的變數，將執行引擎中的值賦給工作記憶體中的變數
  • store：作用於工作記憶體中的變數，將值傳給主記憶體
  • write：作用於主記憶體中的變數，將工作記憶體中返回的值放到主記憶體變數中

同時還對上述八個操作進行了一些細節的要求，比如read/load、store/write必須成對出現，未執行過lock的變數不能執行unlock操作等。

劃重點，此處面試常遇到的問題就是對於volatile關鍵字的解讀。

此關鍵字修飾的變數具有兩種效果：1、保證執行緒間的可見性；2、阻止指令重排序

對於1的實現，它保證load與use必須相鄰呼叫，即要use這個變數，必定先執行read/load，這樣每次都能獲取到最新的變數值；它又保證asign與store必須相鄰呼叫，即在工作記憶體中將該變數改了之後，必定會先同步到主記憶體中。這樣，volatile關鍵字實現了可見性。至於阻止指令重排序，還是移步《深入理解Java虛擬機器》一書吧，貧道水平有限，就不在這裡說了。

從另一個角度來分析，Java記憶體模型是圍繞著在併發過程中如何處理原子性、可見性、有序性來建立的。
原子性：八個原子性操作，以及synchronized（lock/unlock未直接開放給使用者，synchronized通過monitorenter跟monitorexit指令呼叫的lock/unlock操作）

• 可見性：volatile、synchronized、final這三個關鍵字均通過不同方式實現了可見性
• 有序性：volatile、synchronized  這兩個關鍵字保證有序性，同時還有先行發生（happens-before）原則來保證隱含的預設有序性

下面說說happens-before先行發生原則，先行發生原則用通俗語言表述就是：如果操作A在操作B之前發生，那麼A產生的影響B同樣能觀測到。那麼問題來了，先行發生原則都有哪些呢？同樣有八條，如下：

• 程式次序規則：同一個執行緒中按照程式碼的順序依次執行
• 管程鎖定規則：對於同一個鎖，unlock先行發生於後面的lock，即unlock了才會lock
• volatile變數規則：對一個volatile變數的寫操作先行發生於後面對該變數的讀操作，即寫完了才會讀
• 執行緒啟動規則：一個執行緒的start()方法先行發生於此執行緒的任何一個動作
• 執行緒終止規則：一個執行緒的所有動作先行發生於該執行緒的終止檢測
• 執行緒中斷規則：對一個執行緒interrupt()方法的呼叫先行發生於執行緒的中斷檢測Thread.interrpted()
• 物件終結規則：物件的初始化完成先行發生於finalize()方法
• 傳遞性：顧名思義，A先行發生於B，B先行發生於C，則A一定先行發生於C

Java記憶體模型基本就這些內容，如果都掌握了的話，非一線網際網路公司基本都能應對自如了（因為一線網際網路公司貧道本人也沒進去><）。

原文連結： https://www.linuxprobe.com/java-memory.html

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