如何理解JMM內(nèi)存模型

本篇內(nèi)容介紹了“如何理解JMM內(nèi)存模型”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

1.計算機內(nèi)存模型

CPU在執(zhí)行的時候，肯定要有數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)在內(nèi)存中放著呢，這里的內(nèi)存就是計算機的物理內(nèi)存，剛開始還好，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，CPU處理的速度越來越快，而從內(nèi)存中讀取和寫入數(shù)據(jù)的過程和CPU的執(zhí)行速度比起來差距就會越來越大，所說設(shè)計師，就在物理內(nèi)存與CPU之間，加入了緩存的概念：也就是CPU在運行的時候，會將運算需要的數(shù)據(jù)從主存復(fù)制一份到CPU的高速緩存當(dāng)中，那么CPU進(jìn)行計算時就可以直接從它的高速緩存讀取數(shù)據(jù)和向其中寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)運算結(jié)束之后，再將高速緩存中的數(shù)據(jù)刷新到主存當(dāng)中。

（說到這里，你應(yīng)該能想到在高并發(fā)，使用多線程處理的時候，存在的問題。）

單核CPU只含有一套L1，L2，L3緩存；如果CPU含有多個核心，即多核CPU，則每個核心都含有一套L1（甚至和L2）緩存，而共享L3（或者和L2）緩存。

當(dāng)你的計算式是：

單核CPU，單線程。 核心的緩存只被一個線程訪問。緩存獨占，不會出現(xiàn)訪問沖突等問題。

單核CPU，多線程。 進(jìn)程中的多個線程會同時訪問進(jìn)程中的共享數(shù)據(jù)，CPU將某塊內(nèi)存加載到緩存后，不同線程在訪問相同的物理地址的時候，都會映射到相同的緩存位置，這樣即使發(fā)生線程的切換，緩存仍然不會失效。但由于任何時刻只能有一個線程在執(zhí)行，因此不會出現(xiàn)緩存訪問沖突。

多核CPU，多線程。 每個核都至少有一個L1 緩存。多個線程訪問進(jìn)程中的某個共享內(nèi)存，且這多個線程分別在不同的核心上執(zhí)行，則每個核心都會在各自的caehe中保留一份共享內(nèi)存的緩沖。由于多核是可以并行的，可能會出現(xiàn)多個線程同時寫各自的緩存的情況，而各自的cache之間的數(shù)據(jù)就有可能不同。

2.JMM內(nèi)存模型

JMM全稱為Java Memory Model  java內(nèi)存模型，它只是一組規(guī)范，并不真實存在，（看好了，只是一組規(guī)范、一個定義），它描述的是一個規(guī)則。通過這組規(guī)范定義程序中的變量的訪問方式。以此來解決多核CPU多線程時造成的問題（請想一想為什么會是多核CPU多線程時）。

JMM規(guī)定了工作內(nèi)存、主內(nèi)存，而主內(nèi)存是共享區(qū)域，所有線程都可以訪問，工作內(nèi)存是每個線程的工作內(nèi)存，每個線程對變量的操作必須在自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行。在運行時將變量從主內(nèi)存中拷貝到工作內(nèi)存中，對變量進(jìn)行操作，操作完后再將變量寫會主內(nèi)存，不能直接在主內(nèi)存中操作變量。再說一遍：這是規(guī)范，是java定義的一組程序運行時的規(guī)范?？吹竭@，是不是發(fā)現(xiàn)與計算機的內(nèi)存模型特別像

3.JAVA內(nèi)存區(qū)域

在這里再說一下java的內(nèi)存區(qū)域：堆、棧、方法區(qū)、本地方法區(qū)、程序計數(shù)器

1. 方法區(qū)：線程共享區(qū)域，主要用于存儲虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)。

2. 堆：線程共享區(qū)域，虛擬機啟動時創(chuàng)建，主要用于存放對象的實例，所以也是java垃圾回收最頻繁的一個區(qū)域

3. 棧：線程私有區(qū)域，與線程同時創(chuàng)建，棧數(shù)量與線程數(shù)量相等，以棧幀定義，執(zhí)行每個方法時，都會創(chuàng)建一個棧幀存儲方法的信息：操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接方法、返回值、返回地址等信息，每個方法執(zhí)行從調(diào)用到結(jié)束，對應(yīng)著這個棧幀的入棧出棧。

4. 程序計數(shù)器、本地方法棧我們先不關(guān)心，有心者請自行學(xué)習(xí)。

如果你看到這，我覺得你應(yīng)該會疑惑，說JMM的時候，會什么要把計算機的內(nèi)存模型、JAVA的內(nèi)存區(qū)域都描述一下，稍后你就會知道。

在這里我還要再強調(diào)一遍，jmm內(nèi)存模型的主內(nèi)存和工作內(nèi)存與java內(nèi)存區(qū)域的堆、棧、方法區(qū)等不是同一個層次的，無法類比。一個是規(guī)范、規(guī)則，就相當(dāng)于校規(guī)似的。如果真要對應(yīng)，那就如同你想的  棧---工作內(nèi)存，堆、方法區(qū)---主內(nèi)存。

現(xiàn)在我要將這些聯(lián)系起來了：

首先jmm是一組規(guī)范，是java提出來的規(guī)范，那么java在設(shè)計的時候，肯定也符合這組規(guī)范。我認(rèn)為java的內(nèi)存區(qū)域就是根據(jù)jmm規(guī)范設(shè)計的，所以上面說了，他們不屬于一個層次，無法類比，只能說是java內(nèi)存區(qū)域，符合jmm的規(guī)范。

然后我們也知道，線程是cpu調(diào)度的最小單元，也就是說cpu的內(nèi)核執(zhí)行線程，上面也說了，執(zhí)行方法，也就是一個棧幀入棧出棧的過程，那么cpu內(nèi)核執(zhí)行線程，就是操作的棧中的數(shù)據(jù)，那么就是cpu內(nèi)核把棧中的數(shù)據(jù)拷貝到它的緩存中去運行。可能有點模糊，我認(rèn)為你就記住，cpu執(zhí)行時的數(shù)據(jù)就是棧中的數(shù)據(jù)。

你可能在想，那堆中的數(shù)據(jù)時怎么操作的？我認(rèn)為是這樣：看到這，我也認(rèn)為電腦面前的你知道了堆在棧中存的是一個地址，那么cpu內(nèi)核在運行時，不也是根據(jù)這個地址找到那個數(shù)據(jù)了嘛，對cpu來講，你就是一份數(shù)據(jù)，在它面前你跟棧中的數(shù)據(jù)都是一樣的，都是數(shù)據(jù)，然后加到它的緩存中。

如果你讀的有點蒙，那就請再讀幾遍，書讀百遍，其義自見：也就是說你在讀第一遍的時候，你根本就沒理解，你的腦子里只有讀過的字，并沒有理解到寫的含義，打個比方說：我說筷子，你腦海的潛意識中是筷子兩根棍的樣子，而不是“筷子”這兩個字。

然后，請回顧上面提到的兩個問題，我也在這貼出來一段代碼，以此來表示多核多線程產(chǎn)生的問題：

public class VolatileFaceThread{
    boolean isRunning = true;
    void m() {
        System.out.println("isRunning start");
        while(isRunning) {
        }
        System.out.println("isRunning end");
    }
    public static void main(String\[\] args) {
        VolatileFaceThread vft = new VolatileFaceThread();
        new Thread(vft :: m).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        vft.isRunning = false;
        System.out.println("update isRunning...");
    }
}

預(yù)期效果：新啟線程會一直循環(huán)下去

這段代碼，新啟的線程將會一直循環(huán)下去，不會被停止。試驗此段代碼時，如果有的實際效果是在主線程修改后，新啟的線程也跟著停止了，那么你的電腦可能1核在運行。（當(dāng)初我在這被卡了好幾天，讓同事運行時，它運行的實際效果就是預(yù)期效果）。

這就是因為，兩個線程被兩個內(nèi)核運行，他們把值讀取到自己的緩存中運行。而緩存是每個內(nèi)核私有的，主線程修改了值，對新啟線程來說是不可見的，故新啟線程會一直循環(huán)。

那怎么解決呢，就是讓線程可見唄，java中有這一個關(guān)鍵字：volatile-----內(nèi)存可見性、禁止指令重排序。

被volatile關(guān)鍵字修飾的變量對所有線程總是可見的，也就是在一個線程修改了一個被volatile關(guān)鍵字修飾變量的值，新值總是可以被其他線程立即得知。 

“如何理解JMM內(nèi)存模型”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！