本文的目的，搞懂三个问题：
- JMM和硬件的关系？
- JMM如何保证并发编程三个重要特征？
- JVM内存区域和JMM的关系？
1.硬件架构
假如是要设计Java虚拟机，那么最先要分析的一定是计算机硬件情况。
由于CPU速度快，所以在内存之前会有一个CPU缓存（一般分为L1,L2,L3），所以这时就会存在内存与CPU缓存一致性的问题。
- 解决方案一：总线加锁（BUS），但是会降低CPU吞吐量
- 解决方案二：MESI协议。比如，当CPU在CACHE中操作数据时，如果该数据是共享变量，数据在CACHE读到寄存器中，进行新修改，并更新内存数据，CACHE LINE置为无效，其他的CPU在内存中读取数据。
2.JMM
JMM只是一个模型，并不实际存在，可以看做是对硬件架构的抽象：
- 主内存：共享的信息
- 工作空间：私有信息，存放的数据分为两类
- 基本数据类型：直接分配内存到工作内存
- 引用类型：引用的地址存放在工作内存，引用的对象放在堆中
- 工作方式：
- 线程修改私有数据：直接在工作空间修改
- 线程修改共享数据：把数据复制到工作空间中，在工作空间中修改，修改完成以后刷新内存中的数据
那硬件架构都有MESI协议什么的保证数据一致，JMM如何保证呢？==> Java内存模型的必要性：规范内存数据与工作空间的数据交互！！
单线程就没什么说的了，JMM如何保证并发特征的？
- 原子性
- 不可分割（x=10是原子性；y=x没有原子性；i++没有原子性）
- 保证方案：Synchronized + JUC#Lock
- 可见性
- 线程只能操作自己工作空间中的数据
- 保证方案：volatile + synchronized
- 有序性：
- 为了提高执行效率，会有编译重排序和指令重排序，所以程序中的顺序不一定就是执行的顺序
- 保证方案：
- 线程内：as-if-seria，单线程中重拍后不影响执行结果
- 多线程：happens-before规则
PS：happens-before 规则：
- 程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于该线程任意后续操作
- start()规则：如果线程A执行操作threadB.start()，那么A线程中threadB.start()happens-beforeB的任意操作
- join()规则：如果线程A执行操作thread.join()，那么线程B的任意操作happens-before于A从threadB.join()返回
- volatile变量规则：对一个volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读
- 监视器锁规则：对一个锁（synchronized）的解锁，happens-before于随后对这个锁的解锁
- 传递性：如果A happens-before B，B happens-before C ，那么 A happens-before C
3.JVM
JMM和JVM什么关系呢？JMM只是一个抽象模型，而JVM是一个具体的实现，跟硬件架构一样。可以理解成JMM是mvc，JVM是SSM。
- 方法区（线程共享）：类信息、常量、JIT编译后的数据
- Java堆区（线程共享）：实例对象 GC (OOM)
- VM stack（线程私有）：Java方法在运行的内存模型 (OOM)
- PC（线程私有）：Java线程的私有数据，这个数据就是执行下一条指令的地址
- Native method stack（线程私有）：与JVM的native
==>JMM、JVM结构总图
- JMM：粉框内部对应JMM的三部分
- JVM：类加载器 + 运行时数据区 + 执行引擎
图中需要注意的几点：
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执行引擎：可以理解成CPU
- JIT（编译执行）+ 解释执行
- 1比1线程模型，一个线程对应一个OS线程
- 由于映射到本地线程，所以java创建的线程受CPU调度，即抢占式基于优先级队列的调度策略
- 线程有两个态：用户态（低权限，只能控制自己），内核态（高权限，如线程创建，阻塞）
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Class：Klass的基本镜像，将类加载进来时创建
- Class对象是方法区Klass对外的窗口，堆对象的创建以及反射机制获取类信息都是通过Class对象完成
- static类变量在Class中
- 双向：Klass对象与Class对象都相互持有各自的引用
图中虚线是几个操作的流程：
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创建对象的流程：
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检验是否存在该对象的Class对象，若不存在则通过类加载器将相应class文件加载进来，在方法区生成Klass对象
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在堆上生成Class对象
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根据Class对象创建Object实例 —> DCL单例问题
- 创建对象
- 进行初始化
- 分配内存并放入：栈空间，线程本地堆内存，堆内存
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返回Object的指针OOP到栈空间对应线程
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访问一个对象的流程
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获取程序计数器中的指令，执行一条+1
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线程根据引用获取到对象
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通过对象头的Klass Pointer指针获取到成员变量等信息
注：还有一种句柄式，即线程直接持有KlassPointer
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什么时候发生并发：
- 同时操作同一对象的同一成员变量数据
- 一般情况是运行的同一方法时