Java 内存模型 JMM
JMM（Java Memory Model）定义了线程之间如何通过内存进行交互。它解决的不是 JVM 内存区域划分问题，而是并发场景下的可见性、有序性和原子性问题。
1. JMM 解决什么问题
多线程程序中，每个线程可能把共享变量读到 CPU 缓存或寄存器中。一个线程修改了变量，另一个线程不一定马上能看到。
JMM 要解决的问题包括：
- 一个线程修改共享变量后，其他线程什么时候能看到。
- 编译器和 CPU 能不能重排序指令。
- 哪些操作天然具备原子性。
volatile、synchronized、final等关键字提供什么内存语义。
2. 主内存和工作内存
可以用一个简化模型理解：
主内存：保存共享变量
工作内存：每个线程自己的变量副本线程对共享变量的操作通常不是直接操作主内存，而是：
从主内存读取变量到工作内存
在线程工作内存中修改
再刷新回主内存这就是可见性问题的来源。
3. 并发三大特性
3.1 原子性
一个操作不可被中断，要么全部执行成功，要么不执行。
例如：
i++;这不是原子操作，它包含：
读取 i
加 1
写回 i多线程同时执行会丢失更新。
3.2 可见性
一个线程修改共享变量后，其他线程能及时看到。
volatile、synchronized、Lock 都可以提供可见性保证。
3.3 有序性
程序代码的执行顺序和实际执行顺序不一定完全一致。编译器和 CPU 可能为了优化进行指令重排序。
只要单线程结果不变，重排序是允许的。但在多线程中，重排序可能造成错误。
4. happens-before 规则
happens-before 是 JMM 中判断可见性的核心规则。如果 A happens-before B，那么 A 的结果对 B 可见。
常见规则：
| 规则 | 含义 |
|---|---|
| 程序次序规则 | 同一个线程中，前面的操作 happens-before 后面的操作 |
| 监视器锁规则 | 对一个锁的 unlock happens-before 后续对这个锁的 lock |
| volatile 规则 | 对 volatile 变量的写 happens-before 后续对它的读 |
| 线程启动规则 | Thread.start() happens-before 线程内的操作 |
| 线程终止规则 | 线程内操作 happens-before 其他线程检测到它结束 |
| 传递性 | A happens-before B，B happens-before C，则 A happens-before C |
5. volatile 的内存语义
volatile 提供两类保证：
- 可见性：写入
volatile变量会刷新到主内存，读取会从主内存获取最新值。 - 禁止特定重排序：
volatile写前的普通写不能被重排到volatile写之后；volatile读后的普通读不能被重排到volatile读之前。
volatile 不保证复合操作的原子性。
例如：
volatile int count = 0;
count++;这里的 count++ 仍然不是线程安全的。
6. synchronized 的内存语义
进入同步块时：
lock线程会从主内存重新读取共享变量。
退出同步块时：
unlock线程会把修改刷新回主内存。
因此，synchronized 同时保证：
- 原子性：同一时间只有一个线程进入临界区。
- 可见性：释放锁前的修改对后续获取同一把锁的线程可见。
- 有序性：同步块内外有内存屏障约束。
7. DCL 单例为什么要加 volatile
双重检查锁常见写法：
class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}对象创建不是一个原子动作，可能被拆成：
分配内存
初始化对象
引用指向内存如果没有 volatile，后两步可能重排序。其他线程可能看到一个非空但未初始化完成的对象。
volatile 可以禁止这种重排序。
8. final 的内存语义
final 字段在构造函数中完成初始化后，只要对象没有在构造期间逸出，其他线程看到这个对象时，也能看到 final 字段的正确值。
这也是不可变对象适合并发共享的重要原因。
9. 理解检查
JMM 和 JVM 运行时数据区有什么区别？
JMM 是并发内存模型，关注线程间共享变量的可见性和重排序；JVM 运行时数据区是虚拟机内存结构，关注堆、栈、方法区等区域划分。
volatile 和 synchronized 的区别？
volatile 主要保证可见性和有序性，不保证复合操作原子性；synchronized 同时保证原子性、可见性和有序性。
什么是 happens-before？
它是 JMM 定义的可见性关系。A happens-before B，表示 A 的执行结果对 B 可见。
10. 总结
JMM 的核心是理解：多线程之间不是天然共享最新变量值，编译器和 CPU 也可能重排序。volatile、synchronized、final、线程启动和结束等规则，都是为了建立明确的可见性和有序性边界。