什么是 JMM？

在上一篇文章中，我們了解了計算機由于各個硬件的讀取速度之間的巨大差距,和充分利用CPU的性能的手段方法，及其所帶來的一系列問題：

1. 為了充分壓榨CPU的性能， CPU 會對指令亂序執行或者語言的編譯器會指令重排 ，讓CPU一直工作不停歇，但同時會導致有序性問題。
2. 為了平衡CPU的寄存器和內存的速度差異，計算機的CPU 增加了高速緩存，但同時導致了 可見性問題
3. 為了平衡CPU 與 I/O 設備的速度差異，操作系統增加了進程、線程概念，以分時復用 CPU，但同時導致了原子性問題。

Java 是最早嘗試提供內存模型的編程語言。由于Java 語言是跨平臺的，另外各個操作系統總存在一些差異，Java在物理機器的基礎上抽象出一個內存模型(JMM)

JMM 可以看作是 Java 定義的并發編程相關的一組規范，除了抽象了線程和主內存之間的關系之外，其還規定了從 Java 源代碼到 CPU 可執行指令的這個轉化過程要遵守哪些和并發相關的原則和規范，這樣就可以屏蔽各個操作系統的差異，簡化多線程編程。

Java 運行時內存區域與硬件內存的關系

Java 內存區域和Java內存模型有何區別？

這是一個非常容易讓人混淆的問題，Java 內存區域和內存模型完全是不一樣的東西，

1. Java 內存區域, 也叫內存區域、JVM內存模型，和 Java 虛擬機(JVM)的運行時區域相關，是指 JVM運行時將數據分區域存儲，強調對內存空間的劃分。
2. Java內存模型,也叫內存模型(JMM),是Java 定義的并發編程相關的一組規范，除了抽象了線程和主內存之間的關系之外，其還規定了從 Java 源代碼到 CPU 可執行指令的這個轉化過程要遵守哪些和并發相關的原則和規范，屏蔽各個操作系統的差異。通俗點說： JMM規范了程序中變量的訪問規則，保證了操作的原子性、可見性、有序性， 我們下文慢慢道來。

我們知道JVM 運行時內存區域是分區域的，分為棧、堆等，其實這些都是 JVM 定義的邏輯概念。但在傳統的硬件內存架構中是沒有棧和堆這種概念。

其中：

1. 圖中棧可以細分為：虛擬機棧（JVM Stacks）和 本地方法棧（Native Method Stack）

• 虛擬機棧（JVM Stacks）： 線程私有，它的生命周期和線程相同 ，描述的是Java方法執行的內存模型，每個方法在執行的同時都會創建一個線幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息，每個方法從調用直至執行完成的過程，都對應著一個線幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程
• 本地方法棧（Native Method Stack）： 線程私有 ，本地方法棧與虛擬機棧的作用是一樣的，只不過虛擬機棧是服務Java方法的，而本地方法棧是為虛擬機調用Native方法服務的。在Java虛擬機規范中對于本地方法棧沒有特殊的要求，虛擬機可以自由的實現它，因此 在Sun HotSpot虛擬機直接把本地方法棧和虛擬機棧合二為一了 。線程開始調用本地方法時，會進入 不再受 JVM 約束的世界。本地方法可以通過 JNI(Java Native Interface)來訪問虛擬機運行時的數據區，甚至可以調用寄存器，具有和 JVM 相同的能力和權限。JNI 類本地方法最著名的應該是 System.currentTimeMillis()

2. 堆（Heap）

虛擬機堆是Java虛擬機中內存最大的一塊，是被所有線程共享的，在虛擬機啟動時候創建，Java堆唯一的目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這里分配內存，隨著JIT編譯器的發展和逃逸分析技術的逐漸成熟，棧上分配、標量替換優化的技術將會導致一些微妙的變化，所有的對象都分配在堆上漸漸變得不那么“絕對”了。

Java中棧和堆既存在于計算機的高速緩存中，又存在于主存中，所以兩者并沒有很直接的關系。

Java 線程與主內存的關系

Java 內存模型（JMM） 抽象了線程和主內存之間的關系，就比如說線程之間的共享變量必須存儲在主內存中。在 JDK1.2 之前，Java 的內存模型實現總是從 主存 （即共享內存）讀取變量，是不需要進行特別的注意的。而在當前的 Java 內存模型下，線程可以把變量保存 本地內存 （比如機器的寄存器）中，而不是直接在主存中進行讀寫。這就可能造成一個線程在主存中修改了一個變量的值，而另外一個線程還繼續使用它在寄存器中的變量值的拷貝，造成數據的不一致。

什么是主內存？什么是本地內存？

• 主內存 ：所有線程創建的實例對象都存放在主內存中，不管該實例對象是成員變量還是方法中的本地變量(也稱局部變量)
• 本地內存 ：每個線程都有一個私有的本地內存來存儲共享變量的副本，并且，每個線程只能訪問自己的本地內存，無法訪問其他線程的本地內存。本地內存是 JMM 抽象出來的一個概念，存儲了主內存中的共享變量副本。

Java 內存模型其實是一種規范，定義了很多東西：

• 所有的變量都存儲在主內存（Main Memory）中。
• 每個線程都有一個私有的本地內存 （Local Memory），本地內存中存儲了該線程以讀/寫共享變量的拷貝副本。
• 線程對變量的所有操作都必須在本地內存中進行，而不能直接讀寫主內存。
• 不同的線程之間無法直接訪問對方本地內存中的變量。

這里所講的主內存、工作內存與 Java 內存區域中的 Java 堆、棧、方法區等并不是同一個層次的內存劃分，這兩者基本上是沒有關系的，如果兩者一定要勉強對應起來，那從變量、主內存、工作內存的定義來看，主內存主要對應于Java堆中的對象實例數據部分，而工作內存則對應于虛擬機棧中的部分區域。