如何理解JMM内存模型

本篇内容介绍了“如何理解JMM内存模型”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

1.计算机内存模型

CPU在执行的时候，肯定要有数据，而数据在内存中放着呢，这里的内存就是计算机的物理内存，刚开始还好，但是随着技术的发展，CPU处理的速度越来越快，而从内存中读取和写入数据的过程和CPU的执行速度比起来差距就会越来越大，所说设计师，就在物理内存与CPU之间，加入了缓存的概念：也就是CPU在运行的时候，会将运算需要的数据从主存复制一份到CPU的高速缓存当中，那么CPU进行计算时就可以直接从它的高速缓存读取数据和向其中写入数据，当运算结束之后，再将高速缓存中的数据刷新到主存当中。

（说到这里，你应该能想到在高并发，使用多线程处理的时候，存在的问题。）

单核CPU只含有一套L1，L2，L3缓存；如果CPU含有多个核心，即多核CPU，则每个核心都含有一套L1（甚至和L2）缓存，而共享L3（或者和L2）缓存。

当你的计算式是：

单核CPU，单线程。 核心的缓存只被一个线程访问。缓存独占，不会出现访问冲突等问题。

单核CPU，多线程。 进程中的多个线程会同时访问进程中的共享数据，CPU将某块内存加载到缓存后，不同线程在访问相同的物理地址的时候，都会映射到相同的缓存位置，这样即使发生线程的切换，缓存仍然不会失效。但由于任何时刻只能有一个线程在执行，因此不会出现缓存访问冲突。

多核CPU，多线程。 每个核都至少有一个L1 缓存。多个线程访问进程中的某个共享内存，且这多个线程分别在不同的核心上执行，则每个核心都会在各自的caehe中保留一份共享内存的缓冲。由于多核是可以并行的，可能会出现多个线程同时写各自的缓存的情况，而各自的cache之间的数据就有可能不同。

2.JMM内存模型

JMM全称为Java Memory Model  java内存模型，它只是一组规范，并不真实存在，（看好了，只是一组规范、一个定义），它描述的是一个规则。通过这组规范定义程序中的变量的访问方式。以此来解决多核CPU多线程时造成的问题（请想一想为什么会是多核CPU多线程时）。

JMM规定了工作内存、主内存，而主内存是共享区域，所有线程都可以访问，工作内存是每个线程的工作内存，每个线程对变量的操作必须在自己的工作内存中进行。在运行时将变量从主内存中拷贝到工作内存中，对变量进行操作，操作完后再将变量写会主内存，不能直接在主内存中操作变量。再说一遍：这是规范，是java定义的一组程序运行时的规范。看到这，是不是发现与计算机的内存模型特别像

3.JAVA内存区域

在这里再说一下java的内存区域：堆、栈、方法区、本地方法区、程序计数器

1. 方法区：线程共享区域，主要用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。

2. 堆：线程共享区域，虚拟机启动时创建，主要用于存放对象的实例，所以也是java垃圾回收最频繁的一个区域

3. 栈：线程私有区域，与线程同时创建，栈数量与线程数量相等，以栈帧定义，执行每个方法时，都会创建一个栈帧存储方法的信息：操作数栈、动态链接方法、返回值、返回地址等信息，每个方法执行从调用到结束，对应着这个栈帧的入栈出栈。

4. 程序计数器、本地方法栈我们先不关心，有心者请自行学习。

如果你看到这，我觉得你应该会疑惑，说JMM的时候，会什么要把计算机的内存模型、JAVA的内存区域都描述一下，稍后你就会知道。

在这里我还要再强调一遍，jmm内存模型的主内存和工作内存与java内存区域的堆、栈、方法区等不是同一个层次的，无法类比。一个是规范、规则，就相当于校规似的。如果真要对应，那就如同你想的  栈---工作内存，堆、方法区---主内存。

现在我要将这些联系起来了：

首先jmm是一组规范，是java提出来的规范，那么java在设计的时候，肯定也符合这组规范。我认为java的内存区域就是根据jmm规范设计的，所以上面说了，他们不属于一个层次，无法类比，只能说是java内存区域，符合jmm的规范。

然后我们也知道，线程是cpu调度的最小单元，也就是说cpu的内核执行线程，上面也说了，执行方法，也就是一个栈帧入栈出栈的过程，那么cpu内核执行线程，就是操作的栈中的数据，那么就是cpu内核把栈中的数据拷贝到它的缓存中去运行。可能有点模糊，我认为你就记住，cpu执行时的数据就是栈中的数据。

你可能在想，那堆中的数据时怎么操作的？我认为是这样：看到这，我也认为电脑面前的你知道了堆在栈中存的是一个地址，那么cpu内核在运行时，不也是根据这个地址找到那个数据了嘛，对cpu来讲，你就是一份数据，在它面前你跟栈中的数据都是一样的，都是数据，然后加到它的缓存中。

如果你读的有点蒙，那就请再读几遍，书读百遍，其义自见：也就是说你在读第一遍的时候，你根本就没理解，你的脑子里只有读过的字，并没有理解到写的含义，打个比方说：我说筷子，你脑海的潜意识中是筷子两根棍的样子，而不是“筷子”这两个字。

然后，请回顾上面提到的两个问题，我也在这贴出来一段代码，以此来表示多核多线程产生的问题：

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...");
    }
}

预期效果：新启线程会一直循环下去

这段代码，新启的线程将会一直循环下去，不会被停止。试验此段代码时，如果有的实际效果是在主线程修改后，新启的线程也跟着停止了，那么你的电脑可能1核在运行。（当初我在这被卡了好几天，让同事运行时，它运行的实际效果就是预期效果）。

这就是因为，两个线程被两个内核运行，他们把值读取到自己的缓存中运行。而缓存是每个内核私有的，主线程修改了值，对新启线程来说是不可见的，故新启线程会一直循环。

那怎么解决呢，就是让线程可见呗，java中有这一个关键字：volatile-----内存可见性、禁止指令重排序。

被volatile关键字修饰的变量对所有线程总是可见的，也就是在一个线程修改了一个被volatile关键字修饰变量的值，新值总是可以被其他线程立即得知。 

“如何理解JMM内存模型”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！