1.線程與JVM
2.JVM內存模型與Java內存模型的區別
3.硬件內存架構與Java內存模型
4.Java內存模型對併發特徵的保證
一、基本概念
程序：代碼，完成某一件任務，代碼序列（靜態的概念）
進程：程序的一次運行（動態的概念）
線程：一個進程可能包含一個或多個線程（cpu分配資源的獨立單位）
二、JVM與線程
JVM什麼時候啓動？
答： java類被調用時
JVM線程 --> 其他的線程（main） 線程在jvm中
JVM內存區域
方法區：
類的所有字段和方法字節碼，以及一些特殊方法如構造函數，接口代碼也在這裏定義。簡單來說，所有定義的方法的信息都保存在該區域，靜態變量+常量+類信息（構造方法/接口定義）+運行時常量池都存在方法區中，雖然Java虛擬機規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做（Non-Heap）非堆，目的應該爲了和Java的堆區分開（Jdk1.8以前hotspot虛擬機叫永久代，持久代，jdk時叫元空間）
堆：
-
新生代（Young Generation）
- 類出生、成長、消亡的區域，一個類在這裏產生，應用，最後被垃圾回收器回收，結束生命。
- 新生代分爲兩個部分：
- 伊甸區（Eden space）和倖存者區（Survivor space），所有的類都是在Eden space被new出來的。倖存區又分爲From區和To區。當Eden區的空間用完時，程序又需要創建新的對象，JVM的垃圾回收器將Eden區進行垃圾回收（Minior GC），將Eden區中不再被其它對象引用的對象進行銷燬。然後將Eden區中剩餘的對象移到From Surivor區。如From Survior區也滿了，再對該區進行垃圾回收，然後移動到To Survior區。
-
老年代
- 新生代經過多次GC仍然存活的對象移動到老年區，若老年代也滿了，這時候發生Major GC（也可以叫 Full GC），進行老年區的內存清理。若老年區執行了Full GC之後依然無法進行對象的保存，就會拋出OOM（OutOfMemoryError） 異常。
-
元空間
- 在jdk1.8以後，元空間替代了永久代，它是對JVM規範中方法區的實現，區別在於元數據區不再虛擬機中，而是用的本地內存，永久代在虛擬機中，永久代的邏輯結構上也屬於堆，但是物理上不屬於。
- 爲什麼移除永久代？
- 參考官方解釋：http://openjdk.java.net/jeps/122
- 大概意思是移除永久代是爲融合HotSpot與 JRockit而做出的努力，因爲JRockit沒有永久代，不需要配置永久代。
虛擬機棧：
Java線程執行方法的內存模型，一個線程對應一個棧，每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀（用於存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息）不存在垃圾回收問題，只要線程一結束該棧就會釋放，生命週期和線程一致
本地方法棧：
跟虛擬機的差不多
程序計算器：
就是一個指針，指向方法區中的方法字節碼（用來存儲指向下一條指令的地址，也即將要執行的指令代碼），由執行引擎讀取下一條指令，是一個非常的小的內存空間，幾乎可以忽略不計。
三、Java內存模型
全稱 Java Memory model
JMM定義了Java 虛擬機(JVM)在計算機內存(RAM)中的工作方式。JVM是整個計算機虛擬模型，所以JMM是隸屬於JVM的。從抽象的角度來看，JMM定義了線程和主內存之間的抽象關係：線程之間的共享變量存儲在主內存（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/寫共享變量的副本。本地內存是JMM的一個抽象概念，並不真實存在。它涵蓋了緩存、寫緩衝區、寄存器以及其他的硬件和編譯器優化。
主內存：線程共享的內存
工作內存：私有信息，基本的數據類型，直接分配到工作內存，引用的地址存放在工作內存，引用的對象放在堆中。
工作方式：
- 1.線程修改私有數據，直接在工作空間修改
- 2.線程修改共享數據，把數據copy到工作空間去，在工作空間修改，修改完成之後，在刷新到內存中去。
四、硬件內存與Java內存模型
硬件內存架構
該內存架構帶來的問題：
1.CPU緩存的一致性問題：併發處理的不同步
2.解決方案：
- 總線加鎖 缺點：降低CPU的吞吐量
- 緩存上的一致性協議（MESI）
- 當cpu在cache中操作數據時，如果該數據是共享變量，數據在cache讀到CPU的寄存器中，進行新修改，並更新內存數據cache， LINE置無效，其他的cpu就從內存中讀數據。
五、Java內存模型的必要性
java內存模型的作用：規範內存數據和工作空間數據的交互
六、併發編程的三個重要特性
- 原子性：不可分割 x=1
- 可見性：線程只能操作自己工作空間中的數據
- 有序性：程序中的順序不一定就是執行的順序
編譯重排序，指令重排序，提高效率
as-if seria:單線程中重排後不影響執行的結果
多線程：
happens-before
JMM對三個特性的保證
1.JMM與原子性
-
a. X=10 寫 原子性 如果是私有數據具有原子性，如果是共享數據沒原子性（讀寫）
-
b. 表達式：y=x 沒有原子性
- 把數據X讀到工作空間（原子性）
- 把X的值寫到Y（原子性）
-
c. i++ 表達式 沒有原子性
- 讀i到工作空間
- +1；
- 刷新結果到內存
多個原子性的操作合併到一起沒有原子性
保證方式：
synchronized關鍵字，JUC Lock的lock
- JMM與可見性
volatile關鍵字 在JMM 模型實現MESI協議
synchronized 加鎖
JUC Lock的lock
- JMM與有序性
volatile關鍵字
synchronized關鍵字
happens-before原則：
- 程序的次序原則
- 鎖定原則：後一次加鎖必須等前一次解鎖
- volatile原則：不允許重排序
- 傳遞原則：A–B—C 推導 A – C