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網上許多材料在描寫Java內存模子的時刻，都邑引見有一個主存，然後每一個任務線程有本身的任務內存。數據在主存中會有一份，在任務內存中也有一份。任務內存和主存之間會有各類原子操作去停止同步。
下圖起源於這篇Blog
然則因為Java版本的赓續演化，內存模子也停止了轉變。本文只講述Java內存模子的一些特征，不管是新的內存模子照樣舊的內存模子，在明確了這些特征今後，看起來也會加倍清楚。
1. 原子性
原子性是指一個操作是弗成中止的。即便是在多個線程一路履行的時刻，一個操作一旦開端，就不會被其它線程攪擾。
普通以為cpu的指令都是原子操作，然則我們寫的代碼就紛歧定是原子操作了。
好比說i++。這個操作不是原子操作，根本分為3個操作，讀取i，停止+1，賦值給i。
假定有兩個線程，當第一個線程讀取i=1時，還沒停止+1操作，切換到第二個線程，此時第二個線程也讀取的是i=1。隨後兩個線程停止後續+1操作，再賦值歸去今後，i不是3，而是2。明顯數據湧現了紛歧致性。
再好比在32位的JVM下面去讀取64位的long型數值，也不是一個原子操作。固然32位JVM讀取32位整數是一個原子操作。
2. 有序性
在並發時，法式的履行能夠就會湧現亂序。
盤算機在履行代碼時，紛歧定會依照法式的次序來履行。
class OrderExample {
int a = 0;
boolean flag = false;
public void writer()
{
a = 1;
flag = true;
}
public void reader()
{
if (flag)
{
int i = a +1;
}
}
}
好比上述代碼，兩個辦法分離被兩個線程挪用。依照常理，寫線程應當先履行a=1，再履行flag=true。當讀線程停止讀的時刻，i=2；
然則由於a=1和flag=true，並沒有邏輯上的聯系關系。所以有能夠履行的次序倒置，有能夠先履行flag=true，再履行a=1。這時候當flag=true時，切換到讀線程，此時a=1還沒有履行，那末讀線程將i=1。
固然這個不是相對的。是有能夠會產生亂序，有能夠不產生。
那末為何會產生亂序呢？這個要從cpu指令說起，Java中的代碼被編譯今後，最初也是轉換成匯編碼的。
一條指令的履行是可以分為許多步調的，假定cpu指令分為以下幾步
假定這裡有兩條指令
普通來講我們會以為指令是串行履行的，先履行指令1，然後再履行指令2。假定每一個步調須要消費1個cpu時光周期，那末履行這兩個指令須要消費10個cpu時光周期，如許做效力太低。現實上指令都是並行履行的，固然在第一條指令在履行IF的時刻，第二條指令是不克不及停止IF的，由於指令存放器等不克不及被同時占用。所以就如上圖所示，兩條指令是一種絕對錯開的方法並行履行。當指令1履行ID的時刻，指令2履行IF。如許只用6個cpu時光周期就履行了兩個指令，效力比擬高。
依照這個思緒我們來看下A=B+C的指令是若何履行的。
如圖所示，ADD操作時有一個余暇（X）操作，由於當想讓B和C相加的時刻，在圖中ADD的X操作時，C還沒從內存中讀取（當MEM操作完成時，C才從內存中讀取。這裡會有一個疑問，此時還沒有回寫（WB）到R2中，怎樣會將R1與R1相加。那是由於在硬件電路傍邊，會應用一種叫“旁路”的技巧直接把數據從硬件傍邊讀掏出來，所以不須要期待WB履行完才停止ADD）。所以ADD操作中會有一個余暇（X）時光。在SW操作中，由於EX指令不克不及和ADD的EX指令同時停止，所以也會有一個余暇（X）時光。
接上去舉個略微龐雜點的例子
a=b+c
d=e-f
對應的指令以下圖
緣由和下面的相似，這裡就不剖析了。我們發明，這裡的X許多，糟蹋的時光周期許多，機能也被影響。有無方法使X的數目削減呢？
我們願望用一些操作把X的余暇時光填充失落，由於ADD與下面的指令稀有據依附，我們願望用一些沒稀有據依附的指令去填充失落這些由於數據依附而發生的余暇時光。
我們將指令的次序停止了轉變
轉變了指令次序今後，X被清除了。整體的運轉時光周期也削減了。
指令重排可使流水線加倍順暢
固然指令重排的准繩是不克不及損壞串行法式的語義，例如a=1,b=a+1，這類指令就不會重排了，由於重排的串行成果和本來的分歧。
指令重排只是編譯器或許CPU的優化一種方法，而這類優化就形成了本章一開端法式的成績。
若何處理呢？用volatile症結字，這個前面的系列會引見到。
3. 可見性
可見性是指當一個線程修正了某一個同享變量的值，其他線程能否可以或許立刻曉得這個修正。
可見性成績能夠有各個環節發生。好比方才說的指令重排也會發生可見性成績，別的在編譯器的優化或許某些硬件的優化都邑發生可見性成績。
好比某個線程將一個同享值優化到了內存中，而另外一個線程將這個同享值優化到了緩存中，當修正內存中值的時刻，緩存中的值是不曉得這個修正的。
好比有些硬件優化，法式在對統一個地址停止屢次寫時，它會以為是沒有需要的，只保存最初一次寫，那末之前寫的數據在其他線程中就弗成見了。
總之，可見性的成績年夜多都源於優化。
接上去看一個Java虛擬機層面發生的可見性成績
成績來自於一個Blog
package edu.hushi.jvm;
/**
*
* @author -10
*
*/
public class VisibilityTest extends Thread {
private boolean stop;
public void run() {
int i = 0;
while(!stop) {
i++;
}
System.out.println("finish loop,i=" + i);
}
public void stopIt() {
stop = true;
}
public boolean getStop(){
return stop;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
VisibilityTest v = new VisibilityTest();
v.start();
Thread.sleep(1000);
v.stopIt();
Thread.sleep(2000);
System.out.println("finish main");
System.out.println(v.getStop());
}
}
代碼很簡略，v線程一向赓續的在while輪回中i++，直到主線程挪用stop辦法，轉變了v線程中的stop變量的值使輪回停滯。
看似簡略的代碼運轉時就會湧現成績。這個法式在 client 形式下是能停滯線程做自增操作的，然則在 server 形式先將是無窮輪回。（server形式下JVM優化更多）
64位的體系下面年夜多都是server形式，在server形式下運轉：
finish main
true
只會打印出這兩句話，而不會打印出finish loop。可是可以或許發明stop的值曾經是true了。
該Blog作者用對象將法式復原為匯編代碼
這裡只截取了一部門匯編代碼，白色部門為輪回部門，可以清晰得看到只要在0x0193bf9d才停止了stop的驗證，而白色部門並沒有取stop的值，所以才停止了無窮輪回。
這是JVM優化後的成果。若何防止呢？和指令重排一樣，用volatile症結字。
假如參加了volatile，再復原為匯編代碼就會發明，每次輪回都邑get一下stop的值。
接上去看一些在“Java說話標准”中的示例
上圖解釋了指令重排將會招致成果分歧。
上圖使r5=r2的緣由是，r2=r1.x，r5=r1.x，在編譯時直接將其優化成r5=r2。最初招致成果分歧。
4. Happen-Before
5. 線程平安的概念
指某個函數、函數庫在多線程情況中被挪用時，可以或許准確地處置各個線程的部分變量，使法式功效准確完成。
好比最開端所說的i++的例子
就會招致線程不平安。
關於線程平安的概況應用，請參考之前寫的這篇Blog，或許存眷後續系列，也談判到相干內容
