JMM

1. 什么是 JMM？

Java 内存模型（JMM）是一个抽象模型，它定义了线程和主内存之间的抽象关系。JMM 的核心目的是屏蔽各种硬件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，为开发者提供清晰的并发编程保证。

2. JMM 的核心抽象

JMM 通过以下概念来抽象内存交互：

• 主内存：所有线程共享的区域，存储了所有的实例字段、静态字段和构成数组对象的元素。
• 本地内存：每个线程私有的区域，是 JMM 的一个抽象概念。它存储了该线程对主内存变量的副本。
• 通信原则：线程间的通信必须通过主内存进行。一个线程将本地内存的变量副本写入主内存，另一个线程再从主内存读取到最新的值。

3. JMM 诞生的原因

JMM 的出现主要是为了解决现代计算机体系结构带来的两个核心问题：

• CPU 缓存导致的可见性问题：为了提高速度，每个 CPU 都有自己的高速缓存。当多个线程运行在不同 CPU 上时，它们可能各自持有一个共享变量的缓存副本，导致一个线程的修改对另一个线程不可见。尽管硬件层面有缓存一致性协议（如 MESI）来协调，但 JMM 提供了更高层、更强的可见性保证。
• 指令重排导致的有序性问题：为了优化性能，编译器和处理器可能会对输入的代码进行指令重排序。在单线程环境下，重排序不会影响最终结果，但在多线程环境下，可能会破坏代码原有的执行逻辑，导致意想不到的结果。

4. JMM 的核心工具：Happens-Before 原则

happens-before 是 JMM 中最核心的概念，它定义了两个操作之间的偏序关系。如果操作 A happens-before 操作 B，那么 A 操作的执行结果对 B 操作是可见的，且 A 操作的执行顺序在 B 操作之前。

目的：happens-before 原则主要用于保证并发环境下的可见性和有序性。

常见规则：

1. 程序顺序规则：在一个线程内，书写在前面的代码操作 happens-before 书写在后面的代码操作。
2. 监视器锁规则：对一个锁的解锁操作 happens-before 后续对同一个锁的加锁操作。
3. volatile 变量规则：对一个 volatile 变量的写操作 happens-before 后续对该变量的读操作。
4. 传递性：如果 A happens-before B，且 B happens-before C，那么 A happens-before C。
5. 线程启动规则：线程的 start() 方法 happens-before 于此线程的每一个动作。
6. 线程终止规则：线程中的所有操作都 happens-before 对此线程的终止检测。
7. 线程中断规则：对线程 interrupt() 方法的调用 happens-before 发生于被中断线程的代码检测到中断时。
8. 对象终结规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）happens-before 它的 finalize() 方法的开始。

总结

JMM 通过抽象出主内存和本地内存，并提供一套 happens-before 规则，成功地为 Java 开发者屏蔽了底层硬件的复杂性。理解 JMM 有助于我们编写出正确、可靠的并发程序，避免可见性和有序性带来的问题。