CPU缓存与Java内存模型JMM

## cpu的缓存介绍

**cpu多级缓存（MESI缓存一致性）**
cpu频率太快，主存跟不上，就需要缓存处理
>**M** : 修改，被修改过的，与主存不一致，未来需要写回主存
**E** : 独享，未被修改过，与主存的数据一致，任何时刻cpu读取内存时，允许变成S状态分享，修改时会变成M状态
**S** : 共享，与主存中一致，当修改后，可以变成I状态无效
**I** : 失效，有其他cpu修改了该缓存行

**cpu多级缓存-乱序优化**
cpu为了效率，会将执行顺序打乱，单核cpu无影响，但是多核cpu会出现问题

## java内存模型（Java Memory Model,JMM）

规范了java虚拟机与计算机内存如何协同工作
规定了一个线程如何、何时可以看到由其他线程修改过后的共享变量的值，以及在必须时如何同步的访问共享变量

线程的变量的变化要通过JMM后存储到主内存中，所以两个线程的变量是无法互通的，比如线程A和线程B同时处理一个变量，若同时读到主存中的变量值，AB两个线程同时处理该值，再放回主存中，就相当于只做了一次处理，这样就出现了问题，JMM定义了同步的八种操作和几个规则，处理上述问题

**八种操作**

> **lock(锁定)：**作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态
**unlock(解锁)：**作用于主存的变量，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
**read(读取)：**作用于主内存的变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
**load(载入)：**作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中
**use(使用)：**作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎
**assign(赋值)：**作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎收到的值赋值给工作内存的变量
**store(存储)：**作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作
**write(写入)：**作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中

**同步规则**

> - 如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺序地执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序地执行store和write操作。但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序地执行，而没有保证必须是连续执行
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现
- 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作，即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中
- 不允许一个线程无原因地（没有发生过任何assign操作）把数据从工作内存同步回主内存中
- 一个新的变量只能在主内存中诞生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化（load或assign）的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行过了assign和load操作
- 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次执行lock后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现
- 如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值

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