JAVA内存模型（学习记录）

一、java内存模型

java线程之间的通信是通过共享内存模型实现，这里的共享内存模型就是指java内存模型（JMM）。JMM决定了一个线程的变量何时对另一个变量可见。线程之间的共享变量存储在主内存中，而在线程的本地内存会存有共享变量的副本。通常来说，当A,B2个线程之间需要共享变量时，A线程先将本地内存改变后的变量副本刷新到主内存中，B线程在主内存中读取更新后的共享变量。

java内存区域的划分主要分为方法区、虚拟机栈，本地方法栈，堆，程序计数器。

1、方法区：存储被加载的类的信息，常量，静态变量，以及即时编译器编译后的代码等数据。

2、虚拟机栈：主要存放线程执行的局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，是线程私有的。其实内部存储的即是栈帧，栈帧只有最上部的处于活跃状态，栈帧与栈帧之间有重合部分，用于数据交换。

3、本地方法栈：是为了native方法服务，线程私有的。

4、堆：堆区用于存放所有的对象实例，可以被多线程共享。为了GC回收机制的方便，根据对象存活周期的长短将堆分为新生代和老生代。具体GC回收机制还没学习到。

5、程序计数器：当前线程执行的字节码信号指示器。当字节码解释器工作时，通过这个读取计数器的值来获取下一个需要执行的字节码指令。

java内存模型与硬件结构并不保持一致。在硬件方面，不分栈与堆，大多数数据都保存在内存中，少部分在CPU寄存器中。当对象和变量储存在计算器的各个内存中时，就会出现以下的问题：

1、共享对象的可见性 

共享对象存储在主存中，当一个cpu的线程从缓存中将共享对象更改了，没有及时将更改后的对象flush到主存中，此时线程对共享对象的更改对其他线程就是不可见的。最终每个线程都会拷贝共享对象，而共享对象位于不同的cpu中。

解决这个问题需要使用volidate关键字，其会让线程对变量的读取直接来自主存。更新后会直接flush到主存，而不经过cpu缓存。

2、共享对象的竞争关系

当多个线程共享一个对象，它们同时修改这个共享对象时，就产生了竞争现象。

如果一个线程A从主存中获取共享obj到CPU缓存，线程B也读取共享obj到cpu缓存，如果两个线程都对obj中的变量进行加1操作，则obj的变量加1操作被执行了两次，只是缓存到了不同的cpu中。当两者是串行时，执行是正确的。但是当两者并行的时候，则不论是A还是B先执行flush将结果保存到主存中，最后的结果都是obj的变量增加了一次。

解决这个问题，就需要使用java的synchronized,ynchronized代码块可以保证同一个时刻只能有一个线程进入代码竞争区，synchronized代码块也能保证代码块中所有变量都将会从主存中读，当线程退出代码块时，对所有变量的更新将会flush到主存，不管这些变量是不是volatile类型的。