JAVA内存模型（Java Memory Model ,JMM）

　http://blog.csdn.net/hxpjava1/article/details/55189077

　JVM有主内存（Main Memory）和工作内存（Working Memory），主内存就是平时所说的Java堆内存，存放程序中所有的类实例、静态数据等变量，是线程共享的，而工作内存中存放的是从主内存中拷贝过来的变量以及访问方法所取得的局部变量，是每个线程独立所有的，其他线程不能访问。

　　每个线程都有自己的执行空间(即工作内存)，线程执行的时候用到某变量，首先要将变量从主内存拷贝的自己的工作内存空间，然后对变量进行操作：读取，修改，赋值等，这些均在工作内存完成，操作完成后再将变量写回主内存；

　　各个线程都从主内存中获取数据，线程之间数据是不可见的；打个比方：主内存变量A原始值为1，线程1从主内存取出变量A，修改A的值为2，在线程1未将变量A写回主内存的时候，线程2拿到变量A的值仍然为1；

这便引出“可见性”的概念：当一个共享变量在多个线程的工作内存中都有副本时，如果一个线程修改了这个共享变量的副本值，那么其他线程应该能够看到这个被修改后的值，这就是多线程的可见性问题。

普通变量情况：如线程A修改了一个普通变量的值，然后向主内存进行写回，另外一条线程B在线程A回写完成了之后再从主内存进行读取操作，新变量的值才会对线程B可见；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Java内存模型定义了8种操作来完成关于主内存和工作内存之间具体的交互，这些操作都是原子的，不可分割(long double类型除外)。这8种操作如下所示：

• 1) lock(锁定) 作用于主内存的变量，它把一个变量标志为一条线程独占的状态
• 2) unlock(解锁) 作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其它线程锁定
• 3) read(读取) 作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
• 4) load(载入) 作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存得到的变量值放入工作内存的变量副本中
• 5) use(使用) 作用于工作内存的变量，它把变量副本的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用的变量的值的字节码指令时，将会执行这个操作。
• 6) assign(赋值) 作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作副本变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作
• 7) store(存储) 作用于工作内存的变量，将工作副本变量的值传输给主内存，以便随后的write操作使用
• 8) write(写入) 作用于主内存的变量， 它把store操作从工作内存得到的变量的值放入主内存的变量

　　　　如果要把一个变量从主内存复制到工作内存，那就要按顺序地执行read和load操作，如果要把变量从工作内存同步回主内存，那就要顺序地执行store和write操作。注意，Java内存模型只要求上述两个操作必须按顺序地执行，而没有保证必须是连续执行，也就是说read和load之间，store和write之间是可以插入其它指令的，如对内存中的变量a,b进行访问时，一种可能出现的顺序是read a, read b, load b, load a。

　　在Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型（Java Memory Model，JMM）来屏蔽各个硬件平台和操作系统的内存访问差异，以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。那么Java内存模型规定了哪些东西呢，它定义了程序中变量的访问规则，往大一点说是定义了程序执行的次序。注意，为了获得较好的执行性能，Java内存模型并没有限制执行引擎使用处理器的寄存器或者高速缓存来提升指令执行速度，也没有限制编译器对指令进行重排序。也就是说，在java内存模型中，也会存在缓存一致性问题和指令重排序的问题。

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中（类似于前面说的物理内存），每个线程都有自己的工作内存（类似于前面的高速缓存）。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。

1.原子性

在Java中，对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行。

　　上面一句话虽然看起来简单，但是理解起来并不是那么容易。看下面一个例子i：

　　请分析以下哪些操作是原子性操作：

 x = 10;         //语句1
 y = x;         //语句2
 x++;           //语句3
 x = x + 1;     //语句4

咋一看，有些朋友可能会说上面的4个语句中的操作都是原子性操作。其实只有语句1是原子性操作，其他三个语句都不是原子性操作。

　　语句1是直接将数值10赋值给x，也就是说线程执行这个语句的会直接将数值10写入到工作内存中。

　　语句2实际上包含2个操作，它先要去读取x的值，再将x的值写入工作内存，虽然读取x的值以及 将x的值写入工作内存 这2个操作都是原子性操作，但是合起来就不是原子性操作了。

　　同样的，x++和 x = x+1包括3个操作：读取x的值，进行加1操作，写入新的值。

　　所以上面4个语句只有语句1的操作具备原子性。

也就是说，只有简单的读取、赋值（而且必须是将数字赋值给某个变量，变量之间的相互赋值不是原子操作）才是原子操作。

　　不过这里有一点需要注意：在32位平台下，对64位数据的读取和赋值是需要通过两个操作来完成的，不能保证其原子性。但是好像在最新的JDK中，JVM已经保证对64位数据的读取和赋值也是原子性操作了。

　　从上面可以看出，Java内存模型只保证了基本读取和赋值是原子性操作，如果要实现更大范围操作的原子性，可以通过synchronized和Lock来实现。由于synchronized和Lock能够保证任一时刻只有一个线程执行该代码块，那么自然就不存在原子性问题了，从而保证了原子性。

2.可见性

对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性。

　　当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。

　　而普通的共享变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。

　　另外，通过synchronized和Lock也能够保证可见性，synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。

3.有序性

在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是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。

　　在Java里面，可以通过volatile关键字来保证一定的“有序性”（具体原理在下一节讲述）。另外可以通过synchronized和Lock来保证有序性，很显然，synchronized和Lock保证每个时刻是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，自然就保证了有序性。

java保证线程安全的两种方式？

（1）最简单的方式是加入synchronized关键字，这会获取对象锁，其他线程函数将被一直阻塞

（2）使用锁

区别：

a.Lock使用起来比较灵活，但需要手动释放和开启；

b.Lock只适用于与代码块锁，而synchronized对象之间是互斥！

OutOfMemory