java面试-Java内存模型（JMM）

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一、并发编程两个关键问题

线程之间如何通信、同步。java并发采用的是共享内存模型

二、JMM内存模型的抽象结构

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。

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JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。

JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（Main Memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory），本地内存中存储了该线程读/写共享变量的副本。

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如果线程A与线程B之间要通信的话，必须要经历下面2个步骤。

1）线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。

2）线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

三、JMM内存模型三大特性

1、原子性

• AtomicInteger
• 使用 synchronized 互斥锁来保证操作的原子性

2、可见性：

• volatile，会强制将该变量自己和当时其他变量的状态都刷出缓存。
• synchronized，对一个变量执行 unlock 操作之前，必须把变量值同步回主内存。
• final，被 final 关键字修饰的字段在构造器中一旦初始化完成，并且没有发生 this 逃逸（其它线程通过 this 引用访问到初始化了一半的对象），那么其它线程就能看见 final 字段的值。

3、有序性

源代码 -> 编译器优化的重排 -> 指令并行的重排 -> 内存系统的重排 ->最终执行的命令

重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性

处理器在进行重排时必须考虑数据的依赖性，多线程环境线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的。

1）编译器优化的重排:

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编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。

2）指令并行的重排

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如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。

3）内存系统的重排

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由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。

• volatile 关键字通过添加内存屏障（Memory Barriers）的方式来禁止特定类型的处理器重排序，即重排序时不能把后面的指令放到内存屏障之前。
• synchronized 保证每个时刻只有一个线程执行同步代码，相当于是让线程顺序执行同步代码。

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