1、概述

我們常說的JMM指的是Java記憶體模型（Java Memory Model，JMM），主要用於控制Java程式解決線程間如何通信和數據同步，JMM規範了多線程訪問共用記憶體時的 可見性、有序性和原子性。

• 所有的共用變數都存在主記憶體中；
• 每個線程都保存了一份該線程使用到的共用變數的副本。
• 如果線程A與線程B之間要通信的話，必須經歷下麵2個步驟：

  線程A將本地記憶體A中更新過的共用變數刷新到主記憶體中去。
  線程B到主記憶體中去讀取線程A之前已經更新過的共用變數。

因此，線程A無法直接訪問線程B的工作記憶體，那是因為工作記憶體是線程獨有的，線程間通信必須藉助主記憶體，這也是JMM中的規定。當主記憶體中的共用變數被某個線程更新時，JMM會通過控制主記憶體與每個線程的本地記憶體之間的交互，來提供記憶體可見性保證。因此通過JMM規範，有效的解決了以下問題：

• 可見性問題：JMM保證對於一個線程對變數的修改，其他線程能夠立即看到這個修改，從而避免了線程之間讀取數據不一致的問題；

• 有序性問題：JMM保證程式的執行順序是有序的，即按照代碼的編寫順序執行，從而避免了出現代碼執行順序混亂的問題；

• 原子性問題：JMM保證對單個變數的讀取和寫入操作是原子性的，即不會出現數據競爭問題。
  
  

2、JMM記憶體模型的實現

2.1、簡介

Java記憶體模型規範了JVM如何按需禁用緩存和編譯優化，具體包括volatile、synchronized、final這幾個關鍵字，以及Happens-Before規則。

2.2、原子性

原子性指的是指一個操作是不可中斷的，即多線程環境下，操作不能被其他線程干擾。在Java中，最常用的便是使用關鍵字synchronized進行原子性的保證。

2.3、可見性

一個未聲明volatile的變數，都是從各自的cpu緩存獲取數據，線程更新數據之後，其他線程無法獲取最新的值。而使用volatile聲明的變數，表明禁用緩存，更新數據直接更新到記憶體中，每次獲取數據都是直接記憶體獲取最新的數據。線程之間的數據都是相互可見的。

可見性來自happens-before規則,happens-before用來描述兩個操作的記憶體可見性，如操作Ahappens-before操作B,那麼A的結果對於B是可見的，前面的一個操作結果對後續操作是可見的。happens-before定義了以下幾個規則：

• 解鎖操作happens-before同一把鎖的加鎖操作。
• volatile 欄位的寫操作happens-before同一欄位的讀操作。
• 線程的啟動操作happens-before該線程的第一個操作。
• Ahappens-beforeB，且Bhappens-beforeC，那麼Ahappens-beforeC。happens-before具有傳遞性。

2.4、有序性

指程式是有序的按照一定的順序運行，這一特性主要是針對於操作系統中對程式指令進行重排序造成的併發亂序問題。為了性能和便捷，在JMM中指明，再不改變程式執行結果的前提下，允許編譯器和處理器對程式優化進行重排序。

在Java中，可以使用synchronized和volatile來保證多線程之間操作的有序性。實現方式有所區別：

• volatile關鍵字會禁止指令重排；
• synchronized關鍵字保證同一時刻只允許一條線程操作。

如果代碼沒有依賴關係，JVM編譯優化可以對他們隨意的重排序,比如method1方法沒有依賴關係，進行重排序：

int a=0, b=0;
public void method1() {
    int r2 = a; 
    b = 1;
}

public void method2() { 
    int r1 = b; 
    a = 2;
}

此時在多線程環境下，兩個線程交替運行method1和method2方法：重排序後r1、r2分別是0,0。

那如何解決重排序的問題呢？答案就是將變數聲明為volatile，比如a或者b變數聲明volatile。比如b聲明為volatile，此時b的賦值操作要happens-before r1的賦值操作。

int a=0；
volatile int b=0;
public void method1() {
    int r2 = a; 
    b = 1;
}

public void method2() { 
    int r1 = b; 
    a = 2;
}

同一個線程順序也滿足happens-before關係以及傳遞性，可以得到r2的賦值happens-before a的賦值。也就表明對a賦值時，r2已經完成賦值了。也就不可能出現r1、r2為0、0的結果。

總結

Java記憶體模型（Java Memory Model，JMM）定義了Java程式中多線程之間共用變數的訪問規則，以及線程之間的交互行為。它規定了線程如何與主記憶體和工作記憶體交互，以確保多線程程式的可見性、有序性和一致性。

• 可見性：使用volatile聲明變數，數據讀取直接從記憶體中讀取，更新也是強制刷新緩存，並同步到主記憶體中。
• 有序性：使用volatile聲明變數，確保編譯優化不會重排序該欄位。
• Happens-Before: 前面一個操作的結果對後續操作是可見的，

參考

• https://www.cnblogs.com/jeremylai7/p/17422307.html