面试官：小伙子，能聊明白JMM给你SSP！我：嘚吧嘚吧一万字，直接征服面试官！

写在开头

面试官：小伙子，JMM了解吗？
我：JMM（Java Memory Model），Java内存模型呀，学过的！
面试官：那能给我详细的聊一聊吗，越详细越好！
我：嗯~，确定越详细越好？起码得说一万字，您有时间听完？
面试官：你要是真能说一万字全是干货的话，我当场拍板要你，给你SSP！
我：这可是您说的，瞧好吧！

为了拿到一个SSP级别的Offer，我开始疯狂运转我的大脑，将过去背的八股文与自我理解总结相结合，展开了对JMM(Java内存模型)漫长的介绍，内容有点长，同志们保持耐心看完哈。

JMM诞生的背景

在这篇文章《关于Java并发多线程的一点思考》中我们提到过Java多线程存在的问题，其中有一个关于多线程的原子性、可见性、有序性问题，当时针对这个问题我们给出过如下解释：

“在一个Java程序或者说进程运行的过程中，会涉及到CPU、内存、IO设备，这三者在读写速度上存在着巨大差异：CPU速度-优于-内存的速度-优于-IO设备的速度。

为了平衡这三者之间的速度差异，达到程序响应最大化，计算机、操作系统、编译器都做出了自己的努力。

计算机体系结构：给 CPU 增加了缓存，均衡 CPU 和内存的速度差异；
操作系统：增加了进程与线程，分时复用 CPU，均衡 CPU 和 IO 设备的速度差异；
编译器：增加了指令执行重排序（这个也会带来另外的问题，我们在后面的学习中会提到），更好地利用缓存，提高程序的执行速度。

这种优化是充分必要的，但这种优化同时会给多线程程序带来原子性、可见性和有序性的问题。”

为了解决以上问题Java内存模型（JMM）应运而生，当然，早期的JMM存在着很多问题，比如非常容易消弱编译器的优化能力，但从JDK5开始，提出了JSR-133（Java Memory Model and Thread Specification Revision），用以规范和修订Java内存模型与线程，我们接下来所提及的JMM都是基于新规范的。

JMM如何解决问题

对于 Java 来说，你可以把 JMM 看作是 Java 定义的并发编程相关的一组规范，除了抽象了线程和主内存之间的关系之外，其还规定了从 Java 源代码到 CPU 可执行指令的这个转化过程要遵守哪些和并发相关的原则和规范，其主要目的是为了简化多线程编程，增强程序可移植性的。

开发者们可以利用这些规范，方便安全的使用多线程，甚至于不需要在乎它底层的原理，直接使用一些关键字和类（例如：volatile、synchronized、final，各种 Lock）就可以使多线程变得安全。

深刻理解JMM

为了更深刻的理解JMM，我们需要理解几个概念：Java内存区域、CPU缓存、指令重排序

Java内存模型与Java内存区域的区别？

这个问题是很多Java初学者容易搞混淆的，也是很多面试官在面试时喜欢考察的小知识点，虽然名字很相似，但它们的区别却很大。

Java内存模型： 主要针对的是多线程环境下，如何在主内存与工作内存之间安全地执行操作，包括变量的可见性、指令重排、原子操作等，旨在解决由于多线程并发编程带来的一些问题，它是一种规范或者说约束。

原子性：一个或者多个操作在 CPU 执行的过程中不被中断的特性；
可见性：一个线程对共享变量的修改，另外一个线程能够立刻看到；
有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行；

Java内存区域： 是指Java程序在JVM上运行时所流转的区域，因此也叫"Java运行时内存区域"，主要包括以下几个部分（这里指JDK1.7,在1.8后方法区被元空间替代，在后面的JVM学习中会详细讲述）：

方法区：存储了每一个类的结构信息，如运行时常量池、字段和方法数据、构造方法和普通方法的字节码内容。
堆：几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。这是 Java 内存管理的主要区域。
栈：每一个线程有一个私有的栈，每一次方法调用都会创建一个新的栈帧，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。所有的栈帧都是在方法调用和方法执行完成之后创建和销毁的。
本地方法栈：与栈类似，不过本地方法栈为 JVM 使用到的 native 方法服务。
程序计数器：每个线程都有一个独立的程序计数器，用于指示当前线程执行到了字节码的哪一行。

CPU缓存

在上文中我们提到过CPU、内存、IO设备，这三者在读写速度存在差异，而CPU 缓存就是为了解决 CPU 处理速度和内存处理速度不对等的问题。

如上图为一个4核CPU的缓存架构图，在CPU缓存中一般分为3级，越靠近CPU的缓存，速度越快，价格越高，L1与L2为CPU私有，L3为多CPU共用缓存。

CPU缓存的工作方式：先将数据复制到CPU缓存中，查询时一级级向下查找，一旦找到结果就返回，不再向下遍历，若三级缓存都没查到，才会去主存（内存）中去查，然后开始运算，并将运算结果写回主存中，这时若发生多线程同时读写的话，就会存在可见性（内存缓存不一致）问题，我们写个小demo模拟一下。

【代码示例1】

public class Test {
    //是否停止 变量
    private static boolean stop = false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动线程 1，当 stop 为 true，结束循环
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程 1 正在运行...");
            while (!stop) ;
            System.out.println("线程 1 终止");
        }).start();
        //休眠 1 秒
        Thread.sleep(1000);
        //启动线程 2， 设置 stop = true
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程 2 正在运行...");
            stop = true;
            System.out.println("设置 stop 变量为 true.");
        }).start();
    }
}

输出：

线程 1 正在运行...
线程 2 正在运行...
设置 stop 变量为 true.

原因：
我们会发现，线程1运行起来后，休眠1秒，启动线程2，可即便线程2把stop设置为true了，线程1仍然没有停止，这个就是因为 CPU 缓存导致的可见性导致的问题。线程 2 设置 stop 变量为 true，线程 1 在 CPU 1上执行，读取的 CPU 1 缓存中的 stop 变量仍然为 false，线程 1 一直在循环执行。

解决办法：

JMM告诉我们可以通过 volatile、synchronized、Lock接口、Atomic 类型保障可见性；还有一种就是在缓存与主存之间增加缓存一致性协议，如MSI,MESI等协议，协议包括CPU 高速缓存与主内存交互的时候需要遵守的原则和规范！

这个协议今天就不展开了，后面找时间再单独更新一篇，毕竟在把它整出来，面试官没耐心听下去了。

标签：面试官,Java,SSP,v1,v2,线程,内存,JMM,CPU
From： https://www.cnblogs.com/JavaBuild/p/18077394