第二章JMM：揭秘Java内存模型，你真的了解吗？
2023-11-08 08:59:07
第二章JMM
计算机内存模型
在介绍Java内存模型之前，先来看一下到底什么是计算机内存模型。冯·诺依曼，提出计算机由五大组成部分，输入设备，输出设备存储器，控制器，运算器。中央处理器，是计算机的控制和运算的核心，我们的程序最终都会变成指令让CPU去执行，处理程序中的数据。我们的程序都是在内存中运行的，所以，内存的数据，需要经过CPU才能供程序使用。这就涉及到两个问题。
- CPU如何访问内存？
- CPU如何保证这些内存数据的正确性？
内存，在物理上其实都是0和1组成的，数据的处理和计算也需要转换成0和1这种机器语言才能被CPU所理解。内存是所有程序和数据最终的归宿。程序和数据都在内存中执行和存放。为了对内存的数据进行读取和存储，CPU使用了一种叫作总线的技术。
内存模型
内存模型，是对计算机的内存子系统进行抽象，提供了一个简化的视图。内存模型定义了内存如何被访问、以及如何保证数据的正确性。
冯·诺依曼模型
冯·诺依曼模型，是计算机内存模型中最简单的一种。该模型假设内存是一个线性地址空间，由连续的内存单元组成。每个内存单元都存储一个数据值，CPU可以按地址访问这些内存单元。
哈佛模型
哈佛模型，是另一种计算机内存模型。该模型假设内存分为两个独立的部分：指令内存和数据内存。指令内存存储指令，而数据内存存储数据。CPU可以分别访问指令内存和数据内存。
缓存一致性模型
缓存一致性模型，是一种更复杂的计算机内存模型。该模型假设内存被划分为多个缓存，每个缓存都存储一份内存数据的副本。CPU可以从缓存中访问数据，而当缓存中的数据副本与内存中的数据副本不一致时，缓存一致性模型会负责更新缓存中的数据副本。
Java内存模型
Java内存模型（JMM）是Java虚拟机（JVM）用于管理内存和线程的规范。JMM定义了Java程序在多线程环境中的行为，并保证了不同线程对共享数据的访问是安全的。
JMM的核心概念
JMM的核心概念包括：
- 内存可见性： 内存可见性是指一个线程对共享数据的修改对其他线程是可见的。
- 原子性： 原子性是指一个操作要么完全执行，要么根本不执行。
- 指令重排： 指令重排是指编译器或CPU可以改变指令的执行顺序，只要不改变程序的最终结果。
- happens-before关系： happens-before关系是一种偏序关系，它定义了程序中哪些操作必须在其他操作之前执行。
JMM的应用
JMM在实际编程中有很多应用，例如：
- 同步： 同步机制可以确保对共享数据的访问是安全的。
- volatile变量： volatile变量可以保证对共享数据的修改对其他线程是可见的。
- final变量： final变量可以保证在程序中不会被修改。
- 原子操作： 原子操作可以保证一个操作要么完全执行，要么根本不执行。
结语
Java内存模型（JMM）是Java虚拟机（JVM）用于管理内存和线程的规范。JMM定义了Java程序在多线程环境中的行为，并保证了不同线程对共享数据的访问是安全的。通过理解JMM的核心概念，我们可以更好地理解Java程序的行为，并编写出更可靠的程序。
