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为什么会有JMM？从0到1一次性说清楚

article 2024/9/18 16:13:13

JMM（Java Memory Model）是一种规范，定义了在多线程环境下Java程序中的内存访问行为。JMM保证了在多线程环境下程序的正确性，同时也允许编译器和处理器对指令进行优化，以提高程序的性能。

Java线程之间的通信由Java内存模型（简称JMM）控制，从抽象的⻆度来说，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系。JMM的抽象示意图如图所示：

对于每⼀个线程来说，栈都是私有的，⽽堆是共有的。也就是说在栈中的变量（局部变量、⽅法定义参数、异常处理器参数）不会在线程之间共享，也就不会有内存可⻅性的问题，也不受内存模型的影响。⽽在堆中的变量是共享的，称为共享变量。

所以，内存可⻅性是针对的共享变量

既然堆是共享的，为什么在堆中会有内存不可⻅问题？

这是因为现代计算机为了⾼效，往往会在⾼速缓存区中缓存共享变量，因为cpu访问缓存区⽐访问内存要快得多。

线程之间的共享变量存在主内存中，每个线程都有⼀个私有的本地内存，存储了该线程以读、写共享变量的副本。本地内存是Java内存模型的⼀个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器等。

Java线程之间的通信由Java内存模型（简称JMM）控制，从抽象的⻆度来说，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系。JMM的抽象示意图如图所示：

从图中可以看出：
1. 所有的共享变量都存在主内存中。
2. 每个线程都保存了⼀份该线程使⽤到的共享变量的副本。
3. 如果线程A与线程B之间要通信的话，必须经历下⾯2个步骤：

i. 线程A将本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
ii. 线程B到主内存中去读取线程A之前已经更新过的共享变量。

所以，线程A⽆法直接访问线程B的⼯作内存，线程间通信必须经过主内存。

注意，根据JMM的规定，线程对共享变量的所有操作都必须在⾃⼰的本地内存中进⾏，不能直接从主内存中读取。

那么怎么知道这个共享变量的被其他线程更新了呢？这就是JMM的功劳了，也是JMM存在的必要性之⼀。JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来提供内存可⻅性保证。

Java中的volatile关键字可以保证多线程操作共享变量的可⻅性以及禁⽌指令重排序，synchronized关键字不仅保证可⻅性，同时也保证了原⼦性（互斥性）。在更底层，JMM通过内存屏障来实现内存的可⻅性以及禁⽌重排序。为了程序员的⽅便理解，提出了happens-before，它更加的简单易懂，从⽽避免了程序员为了理解内存可⻅性⽽去学习复杂的重排序规则以及这些规则的具体实现⽅法。

happens-before 谈谈 JMM的happens-before_众乐乐_2016的博客-CSDN博客