#Java#互联网大厂面试必问的Java内存模型以及并发编程( 三 ) CPU|unlock|Line

JMM 与 JVM 内存结构JMM 与 Java 内存区域中的堆、栈、方法区等并不是同一个层次的内存划分，两者基本没有关系。如果一定要勉强对应，那从变量、主内存、工作内存的定义看，主内存主要对应 Java 堆中的对象实例数据部分，工作内存则对应虚拟机栈的部分区域（与上图对应着看哈）。
JMM 与计算机内存结构Java 内存模型和硬件内存体系结构也没有什么关系。硬件内存体系结构不区分栈和堆。在硬件上，线程栈和堆都位于主内存中。线程栈和堆的一部分有时可能出现在高速缓存和CPU寄存器中。如下图所示:
当对象和变量可以存储在计算机中不同的内存区域时，这就可能会出现某些问题。两个主要问题是:

线程更新(写)到共享变量的可见性
读取、检查和写入共享变量时的竞争条件

可见性问题（Visibility of Shared Objects）如果两个或多个线程共享一个对象，则一个线程对共享对象的更新可能对其他线程不可见（当然可以用 Java 提供的关键字 volatile）。假设共享对象最初存储在主内存中。在 CPU 1上运行的线程将共享对象读入它的CPU缓存后修改，但是还没来得及即刷新回主内存，这时其他 CPU 上运行的线程就不会看到共享对象的更改。这样，每个线程都可能以自己的线程结束，就出现了可见性问题，如下
竞争条件（Race Conditions）这个其实就是我们常说的原子问题。
如果两个或多个线程共享一个对象，并且多个线程更新该共享对象中的变量，则可能出现竞争条件。
想象一下，如果线程A将一个共享对象的变量读入到它的CPU缓存中。此时，线程B执行相同的操作，但是进入不同的CPU缓存。现在线程A执行 +1 操作，线程B也这样做。现在该变量增加了两次，在每个CPU缓存中一次。
如果这些增量是按顺序执行的，则变量结果会是3 ，并将原始值+ 2写回主内存。但是，这两个增量是同时执行的，没有适当的同步。不管将哪个线程的结构写回主内存，更新后的值只比原始值高1 ，显然是有问题的。如下（当然可以用 Java 提供的关键字 Synchronized）
JMM 特性JMM 就是用来解决如上问题的。 JMM是围绕着并发过程中如何处理可见性、原子性和有序性这 3 个特征建立起来的

可见性：可见性是指当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即得知这个修改。 Java 中的 volatile、synchronzied、final 都可以实现可见性
原子性：即一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。即使在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程所干扰。
有序性：计算机在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排，一般分为以下 3 种单线程环境里确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果一致；处理器在进行重排序时必须要考虑指令之间的数据依赖性；多线程环境中线程交替执行，由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的，结果无法预测

内存之间的交互操作关于主内存和工作内存之间具体的交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步回主内存之类的实现细节， Java 内存模型中定义了 8 种操作来完成，虚拟机实现必须保证每一种操作都是原子的、不可再拆分的（double和long类型例外）

lock（锁定）：作用于主内存的变量，它把一个变量标识为一条线程独占的状态。
unlock（解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
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