JMM模型是什么？

JMM模型是什么？

Java内存模型(Java Memory Model简称JMM)是一种抽象的概念，并不真实存在，它描述的是一组规则或规范，通过这组规范定义了程序中各个变量（包括实例字段，静态字段和构成数组对象的元素）的访问方式。需要JVM的实现都需要遵守这样的规范，有了JMM规范的保bujj，并发程序运行在不同的虚拟机上时，所得到的程序结果才是安全可靠可信赖、不同JVM运行结果一致。

百度百科：

https://baike.baidu.com/item/java%E5%86%85%E5%AD%98%E6%A8%A1%E5%9E%8B/3399303

个人理解：比如读大学的时候有来自全国各地（不同硬件厂商、操作系统），但是只要是属于这个大学的学生，由学校统一安排（屏蔽差异）好每个人的学号（线程id）、教室（运行）、住宿（存储空间）等。

JMM主要解决什么问题？

由于我们软件是运行于硬件上面的，但是各大厂的硬件有所区别，导致可能在三星主板上和微星上面可能有所不一样，还有在windows、linux等系统上的系统上面所支持内存访问也有所区别，导致可能出现不一样的结果。由于java是跨平台的，基于这些差异，保证了java程序在各种平台下对内存的访问都能保证一致的执行结果，所以引入了JMM来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，实现让java程序在各种平台下都通达到一致的内存访问效果。

当然由于JMM也存在共享数据区域，所以就会存在数据的 原子性、可见性、有序性。JMM通过java提供的 volatile解决可见性、通过synchronized和lock来解决有序性，那么原子性通过锁的方向进行实现。

JMM三大特性：原子性、可见性、有序性

原子性：一个或多个操作，要么全部成功，要么全部失败（不会存在中间状态）；

可见性：指的修改了某个共享变量的值，其他线程可以立即获取到最新值；

有序性：指程序按照顺序从上到下，从左至右执行；

什么是happens-before 原则？

Happens-before是一个概念，一种现象，或者仅仅是一组规则，它定义了编译器或CPU对指令进行重新排序的基础。Happens-before不是Java语言中的任何关键字或对象，它只是一种规则，以便在多线程环境中，周围指令的重新排序不会导致代码产生不正确的输出。

happens-before 规定如下：

• 程序顺序规则（Program Order Rule）：一个线程内，代码的执行顺序是从上到下（写在前面的先执行）;
• volatile变量规则（Volatile Variable Rule）：volatile变量的变化，后续对所读的对象都是可见的。（即一改变立即可见）
• 管程锁定规则（Monitor Lock Rule）：一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。（先解再加锁）
• 线程启动规则（Thread Start Rule）：Thread对象start()方法先于其他操作。（先启动再能做其它操作）
• 线程终止规则（Thread Termination Rule）：线程中的所有操作都先于线程的终结。（终结是生命周期最后）
• 线程中断规则（Thread Interruption Rule）：对线程interrupt()方法的先于检测（先被中断才能被检测出来被中断了）
• 对象终结规则（Finalizer Rule） ：一个对象的初始化完成（构造函数结束）先发生它的finalize()方法的开始。（先创建才能finalize）
• 传递性（Transitivity）：如果操作A先行发生于操作B，操作B先行发生于操作C，那就可以得出操作A先行发生于操作C的结论。（顺序执行）

在java中从源码到最终执行会经历（源代码->编译器优化重排序->指令级并行重排序->内存系统重排序->最终执行的批评令序列）。jdk5开始，java使用新的JSR-133内存模型，其中就包括Happens-before，从而来辅助JMM中有序性通过通过硬件层面的as-if-serial来标识不让执行结果改变，来保证结果的一致性。

注意：volatile是禁止重排优化的。

参考：

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/memconsist.html

https://www.geeksforgeeks.org/happens-before-relationship-in- java/#:~:text=Happens-before%20is%20not%20any%20keyword%20or%20object%20in,result%20in%20a%20code%20that%20produces%20incorrect%20output.

https://dzone.com/articles/happens-before-in-java-or-how-to-write-thread-safe

主内存与工作内存有什么区别？

主内存：主要用于存储的是java实例的对象，所有线程创建的实例对象都存放在这里，当然包括实例对象、成员变量、方法中的本地变量（局部变量）、静态变量、常量、及共享的类信息，往往这里存在多个线程同时访问和操作导致的线程安全问题。

工作内存：主要指的是线程从主内存拷贝使用到的变量副本，仅线本线程使用，其他线程不可见。

个人理解：主内存类似于露天停车场，大家都可以用（共用），工作内存类似于自已私有停车场（专用），当然这个有可能是租的，就是公共里面一些又特别收费的，呵呵~。

JMM的规定、操作及规则

规定

• 所有的共享变量都存储在主内存中;
• 每条线程都有自已的工作内存（类似高速缓存）;
• 线程的工作内存保存被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝;
• 线程对变量的所有操作（curd）都必须在工作内存中进行;
• 不同线程无法直接访问对方工作内存中的变量，线程值传递必须由主内存完成；

操作

• read 读取：作用于主内存，将共享变量从主内存传送到线程的工作内存中。
• load 载入：作用于工作内存，把 read 读取的值放到工作内存中的副本变量中。
• store 存储：作用于工作内存，把工作内存中的变量传送到主内存中。
• write 写入：作用于主内存，把从工作内存中 store 传送过来的值写到主内存的变量中。
• use 使用：作用于工作内存，把工作内存的值传递给执行引擎，当虚拟机遇到一个需要使用这个变量的指令时，就会执行这个动作。
• assign 赋值：作用于工作内存，把执行引擎获取到的值赋值给工作内存中的变量，当虚拟机栈遇到给变量赋值的指令时，就执行此操作。
• lock锁定：作用于主内存，把变量标记为线程独占状态。
• unlock解锁：作用于主内存，它将释放独占状态。

规则

• 不允许一个线程无原因地把数据从工作央存同步到主内存中;
• 不允许一个线程丢弃最近assign的操作而不同步到主内存中；
• 不允许一个变量在主内存多过”诞生“，也不允许在工作内存直接使用未初始化（load或assign）的变量;
• 不允许一个变量在同一时刻有多个线程对其进行lock操作，仅允许一个线程Lock住并重复执行多次，多次lock需要相同次数的unlock操作，变量才会解锁。
• 一个变量被Lock，会将清空工作内存中的此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。
• 不允许UnLock，一个没有lock的变量，也不允许unlock一个被其他线程Lock的对象;
• 一个变量被执行unlock操作之前必须先把该变量同步回主内存中(执行store、write操作)

JMM不同于jvm模型有什么区别？

最后

根据JMM来了解java其实对于内存的操作有一个严格的标准规则，就类似于我们汽车在路上要遵循交通规则一样来约束我们安全驾驶，特别是这happens-before的使用很层使JMM的有序性得到进一步的保障。当然本人只讲JMM其时还有内存屏障未写到，考虑到篇幅原因后续再完善，有想再深入同学可以先了解一下cpu多级缓存以及下面的一些参考文章。

参考文章：

https://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/

https://blog.csdn.net/LYQ20010417/article/details/124138635

https://segmentfault.com/a/1190000017395235

https://zhuanlan.zhihu.com/p/372288168

https://blog.csdn.net/GarfieldEr007/article/details/83315848

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/memconsist.html

https://lamport.azurewebsites.net/pubs/time-clocks.pdf