【笔记】JMM

基础概念

● 程序：源文件（代码），一个由值0和1组成的位（又称为比特）序列（静态概念）。

● 进程：一个正在运行的程序的一种抽象（动态概念）。

● 线程：每个线程都运行在由多个执行单元组成的进程上下文中，并享受同样的代码和全局数据。

JVM内存布局

● 元数据区：类信息、常量、static、JIT （信息共享 OOM）

● Java堆区：实力对象、GC （信息共享、易OOM）

● JVMStack：Java在方法执行的内存区域（线程私有，SO）

● PC：Java线程的私有数据（线程私有，SO）

● Native method stack：本地方法栈，针对JVM来说。本地方法栈 “主内”，虚拟机栈 “主外”，本地方法栈为Native方法服务，线程开始调用本地方法时，会进入一个不再受JVM约束得世界。本地方法可以通过JNI（Java Native Interface）来访问虚拟机运行时的数据区。（线程私有，SO）

OOM：OutOfMemoryError：Metaspace、Java heap space

SO：StackOverflowError

Java内存模型

（一）Java Memory Model是一种规范，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

● 主内存：共享的信息

● 工作内存：私有信息，基本数据类型，直接分配到工作内存，引用的地址存放在工作内存，引用的对象存放在堆中

● 工作方式：

○ A 线程修改私有数据，直接在工作空间修改

○ B 线程修改共享数据，首先把数据复制到工作空间中去，在工作空间中修改，修改完成以后再刷新工作内存中的数据

例如内存中有 x = 1，现在线程A要进行 +1 操作，那么先从内存加载 x = 1，然后到自己拥有的工作空间加一， 此时，x = 2。而线程B此时读取到的是 内存中的 x = 1。就存在了CPU缓存的一致性问题：并发处理不同步

解决方案：

➔ 1，总线加锁（BUS），该方案的缺点：降低CPU的吞吐量

➔ 2，缓存上的一致性协议（MESI）：当CPU在cache中操作数据时，如果该数据时共享变量，数据在cache读到寄存器中，进行新修改，并且更新内存数据。CACHE、LINE置无效，其他的CPU就从内存中读数据。
（二）Java内存模型与硬件处理器

一对一模型

（三）Java内存模型与硬件内存架构的关系

如下图，存在交叉：数据不一致

（四）JMM的必要性

规范内存数据和工作空间数据

JMM对并发编程特性的保证

并发编程的三个重要特性

1. 原子性：不可分割
2. 可见性：线程只能操作自己工作空间中的数据
3. 有序性：程序中的顺序不一定是执行顺序（编译重排序、指令重排序）

JMM对三个特性的保证

1. JMM与原子性
2. x = 1 写 原子性 如果是是私有数据具有原子性，如果是共享数据没原子性（读写）
3. y = x 没有原子性，把数据读到工作空间（原子性），把x的值写给y（原子性）
4. i++ 没有原子性，读 i 到工作空间，+1，刷新结果到内存
5. Z = z + 1 没有原子性，z读到工作空间+1刷新结果到内存

多个原子性的操作合并到一起没有原子性，保证 方式：Synchronized、JUC、Lock的lock

1. JMM与可见性

Volatile：在JMM模型上实现MESI协议

Synchronized：加锁

JUC juc Lock的lock

1. JMM与有序性

Volatile:

Synchronized:

as-if-seria

Happens-before原则：

● 程序次序原则：

● 锁定原则：后一次加锁必须等前一次解锁

● Volatile原则：霸道原则

● 传递原则：A--B--C A---C