JMM 即 java memery model ，java 內(nèi)存模型，再談java內(nèi)存模型之前，先認(rèn)識下Java內(nèi)存接口
Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)主要分為推（heap）,棧（stack）,方法區(qū)，本地方法區(qū)，寄存器/計(jì)數(shù)器，
java 運(yùn)行內(nèi)存結(jié)構(gòu)
寄存器/程序計(jì)數(shù)器：確切的講是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來保存正在執(zhí)行的程序的內(nèi)存地址，每個(gè)線程都有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，互不影響，相當(dāng)于threadlocal ，是線程安全的
java棧：存放一些基本數(shù)據(jù)類型初始數(shù)據(jù)和對象的引用，Java?？偸桥c線程關(guān)聯(lián)在一起的，每當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)線程，JVM就會為該線程創(chuàng)建對應(yīng)的Java棧
由于Java棧是與線程對應(yīng)起來的，Java棧數(shù)據(jù)不是線程共有的，所以不需要關(guān)心其數(shù)據(jù)一致性，也不會存在同步鎖的問題。
在Hot Spot虛擬機(jī)中，可以使用-Xss參數(shù)來設(shè)置棧的大小。
堆 Heap: 堆是JVM所管理的內(nèi)存中國最大的一塊，是被所有Java線程鎖共享的，不是線程安全的，在JVM啟動時(shí)創(chuàng)建。堆是存儲Java對象的地方，這一點(diǎn)Java虛擬機(jī)規(guī)范中描述是：所有的對象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配。Java堆是GC管理的主要區(qū)域，從內(nèi)存回收的角度來看，由于現(xiàn)在GC基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代；新生代再細(xì)致一點(diǎn)有Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間等。
方法區(qū)：存放java類的一些信息，包括所加載類的信息包括名稱，修飾符，常量，final變量，靜態(tài)變量即類變量，位于方法區(qū)方法信息以及filed信息，Class 的getClassName, isinterface等方法都源于此，方法區(qū)是線程間共享的，不會頻繁的被GC,存放于JVM的永久代中，大小可以通過參數(shù)來設(shè)置,可以通過-XX:PermSize指定初始值，-XX:MaxPermSize指定最大值。
常量池：是方法區(qū)中的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常量池中存儲了如字符串、final變量值、類名和方法名常量。常量池在編譯期間就被確定，并保存在已編譯的.class文件中。一般分為兩類：字面量和應(yīng)用量。字面量就是字符串、final變量等。類名和方法名屬于引用量。引用量最常見的是在調(diào)用方法的時(shí)候，根據(jù)方法名找到方法的引用，并以此定為到函數(shù)體進(jìn)行函數(shù)代碼的執(zhí)行。引用量包含：類和接口的權(quán)限定名、字段的名稱和描述符，方法的名稱和描述符。
本地方法區(qū)：本地方法棧和Java棧所發(fā)揮的作用非常相似，區(qū)別不過是Java棧為JVM執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧為JVM執(zhí)行Native方法服務(wù)。本地方法棧也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
Java內(nèi)存模型的主要目標(biāo)是定義程序中各個(gè)變量的訪問規(guī)則，即在JVM中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量這樣的底層細(xì)節(jié)。此處的變量與Java編程里面的變量有所不同步，它包含了實(shí)例字段、靜態(tài)字段和構(gòu)成數(shù)組對象的元素，但不包含局部變量（基本數(shù)據(jù)類型和引用類型）和方法參數(shù)，因?yàn)楹笳呤蔷€程私有的，不會共享，當(dāng)然不存在數(shù)據(jù)競爭問題（如果局部變量是一個(gè)reference引用類型，它引用的對象在Java堆中可被各個(gè)線程共享，但是reference引用本身在Java棧的局部變量表中，是線程私有的）。為了獲得較高的執(zhí)行效能，Java內(nèi)存模型并沒有限制執(zhí)行引起使用處理器的特定寄存器或者緩存來和主內(nèi)存進(jìn)行交互，也沒有限制即時(shí)編譯器進(jìn)行調(diào)整代碼執(zhí)行順序這類優(yōu)化措施。
JMM規(guī)定了所有的變量都存儲在主內(nèi)存（Main Memory）中。每個(gè)線程還有自己的工作內(nèi)存（Working Memory）,線程的工作內(nèi)存中保存了該線程使用到的變量的主內(nèi)存的副本拷貝，線程對變量的所有操作（讀取、賦值等）都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量（volatile變量仍然有工作內(nèi)存的拷貝，但是由于它特殊的操作順序性規(guī)定，所以看起來如同直接在主內(nèi)存中讀寫訪問一般）。不同的線程之間也無法直接訪問對方工作內(nèi)存中的變量，線程之間值的傳遞都需要通過主內(nèi)存來完成。
Java內(nèi)存模型是圍繞著并發(fā)編程中原子性、可見性、有序性這三個(gè)特征來建立的，那我們依次看一下這三個(gè)特征：
原子性：操作具有事務(wù)性，指令執(zhí)行要么全部執(zhí)行完，要么回滾！
基本類型數(shù)據(jù)的訪問大都是原子操作，long 和double類型的變量是64位，但是在32位JVM中，32位的JVM會將64位數(shù)據(jù)的讀寫操作分為2次32位的讀寫操作來進(jìn)行，這就導(dǎo)致了long、double類型的變量在32位虛擬機(jī)中是非原子操作，數(shù)據(jù)有可能會被破壞，也就意味著多個(gè)線程在并發(fā)訪問的時(shí)候是線程非安全的。
可見性：變量在主內(nèi)存進(jìn)行變更，對所有的線程都是可見，同步的！
除了volatile關(guān)鍵字能實(shí)現(xiàn)可見性之外，還有synchronized,Lock，final也是可以的
Java內(nèi)存屏障和可見性
由于現(xiàn)代的操作系統(tǒng)都是多處理器.而每一個(gè)處理器都有自己的緩存,并且這些緩存并不是實(shí)時(shí)都與內(nèi)存發(fā)生信息交換.這樣就可能出現(xiàn)一個(gè)cpu上的緩存數(shù)據(jù)與另一個(gè)cpu上的緩存數(shù)據(jù)不一致的問題.而這樣在多線程開發(fā)中,就有可能導(dǎo)致出現(xiàn)一些異常行為.
而操作系統(tǒng)底層為了這些問題,提供了一些內(nèi)存屏障用以解決這樣的問題.目前有4種屏障.
LoadLoad屏障：對于這樣的語句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后續(xù)讀取操作要讀取的數(shù)據(jù)被訪問前，保證Load1要讀取的數(shù)據(jù)被讀取完畢。
StoreStore屏障：對于這樣的語句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后續(xù)寫入操作執(zhí)行前，保證Store1的寫入操作對其它處理器可見。
LoadStore屏障：對于這樣的語句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后續(xù)寫入操作被刷出前，保證Load1要讀取的數(shù)據(jù)被讀取完畢。
StoreLoad屏障：對于這樣的語句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后續(xù)所有讀取操作執(zhí)行前，保證Store1的寫入對所有處理器可見。它的開銷是四種屏障中最大的。在大多數(shù)處理器的實(shí)現(xiàn)中，這個(gè)屏障是個(gè)萬能屏障，兼具其它三種內(nèi)存屏障的功能。
使用
java中對內(nèi)存屏障的使用在一般的代碼中不太容易見到.常見的有兩種.
通過 Synchronized關(guān)鍵字包住的代碼區(qū)域,當(dāng)線程進(jìn)入到該區(qū)域讀取變量信息時(shí),保證讀到的是最新的值.這是因?yàn)樵谕絽^(qū)內(nèi)對變量的寫入操作,在離開同步區(qū)時(shí)就將當(dāng)前線程內(nèi)的數(shù)據(jù)刷新到內(nèi)存中,而對數(shù)據(jù)的讀取也不能從緩存讀取,只能從內(nèi)存中讀取,保證了數(shù)據(jù)的讀有效性.這就是插入了StoreStore屏障
使用了volatile修飾變量,則對變量的寫操作,會插入StoreLoad屏障.
其余的操作,則需要通過Unsafe這個(gè)類來執(zhí)行.
Unsafe中內(nèi)存屏障的使用
UNSAFE.putOrderedObject類似這樣的方法,會插入StoreStore內(nèi)存屏障
Unsafe.putVolatiObject 則是插入了StoreLoad屏障
有序性： 對于一個(gè)線程的代碼而言，我們總是以為代碼的執(zhí)行是從前往后的，依次執(zhí)行的。這么說不能說完全不對，在單線程程序里，確實(shí)會這樣執(zhí)行；但是在多線程并發(fā)時(shí)，程序的執(zhí)行就有可能出現(xiàn)亂序。用一句話可以總結(jié)為：在本線程內(nèi)觀察，操作都是有序的；如果在一個(gè)線程中觀察另外一個(gè)線程，所有的操作都是無序的。前半句是指“線程內(nèi)表現(xiàn)為串行語義（WithIn Thread As-if-Serial Semantics）”,后半句是指“指令重排”現(xiàn)象和“工作內(nèi)存和主內(nèi)存同步延遲”現(xiàn)象。
Java提供了兩個(gè)關(guān)鍵字volatile和synchronized來保證多線程之間操作的有序性,volatile關(guān)鍵字本身通過加入內(nèi)存屏障來禁止指令的重排序，而synchronized關(guān)鍵字通過一個(gè)變量在同一時(shí)間只允許有一個(gè)線程對其進(jìn)行加鎖的規(guī)則來實(shí)現(xiàn)，
在單線程程序中，不會發(fā)生“指令重排”和“工作內(nèi)存和主內(nèi)存同步延遲”現(xiàn)象，只在多線程程序中出現(xiàn)。
happens-before原則：
Java內(nèi)存模型中定義的兩項(xiàng)操作之間的次序關(guān)系，如果說操作A先行發(fā)生于操作B，操作A產(chǎn)生的影響能被操作B觀察到，“影響”包含了修改了內(nèi)存中共享變量的值、發(fā)送了消息、調(diào)用了方法等。
下面是Java內(nèi)存模型下一些”天然的“happens-before關(guān)系，這些happens-before關(guān)系無須任何同步器協(xié)助就已經(jīng)存在，可以在編碼中直接使用。如果兩個(gè)操作之間的關(guān)系不在此列，并且無法從下列規(guī)則推導(dǎo)出來的話，它們就沒有順序性保障，虛擬機(jī)可以對它們進(jìn)行隨意地重排序。
a.程序次序規(guī)則(Pragram Order Rule)：在一個(gè)線程內(nèi)，按照程序代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作。準(zhǔn)確地說應(yīng)該是控制流順序而不是程序代碼順序，因?yàn)橐紤]分支、循環(huán)結(jié)構(gòu)。
b.管程鎖定規(guī)則(Monitor Lock Rule)：一個(gè)unlock操作先行發(fā)生于后面對同一個(gè)鎖的lock操作。這里必須強(qiáng)調(diào)的是同一個(gè)鎖，而”后面“是指時(shí)間上的先后順序。
c.volatile變量規(guī)則(Volatile Variable Rule)：對一個(gè)volatile變量的寫操作先行發(fā)生于后面對這個(gè)變量的讀取操作，這里的”后面“同樣指時(shí)間上的先后順序。
d.線程啟動規(guī)則(Thread Start Rule)：Thread對象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每一個(gè)動作。
e.線程終于規(guī)則(Thread Termination Rule)：線程中的所有操作都先行發(fā)生于對此線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結(jié)束，Thread.isAlive()的返回值等作段檢測到線程已經(jīng)終止執(zhí)行。
f.線程中斷規(guī)則(Thread Interruption Rule)：對線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發(fā)生，可以通過Thread.interrupted()方法檢測是否有中斷發(fā)生。
g.對象終結(jié)規(guī)則(Finalizer Rule)：一個(gè)對象初始化完成(構(gòu)造方法執(zhí)行完成)先行發(fā)生于它的finalize()方法的開始。
g.傳遞性(Transitivity)：如果操作A先行發(fā)生于操作B，操作B先行發(fā)生于操作C，那就可以得出操作A先行發(fā)生于操作C的結(jié)論。
一個(gè)操作”時(shí)間上的先發(fā)生“不代表這個(gè)操作會是”先行發(fā)生“，那如果一個(gè)操作”先行發(fā)生“是否就能推導(dǎo)出這個(gè)操作必定是”時(shí)間上的先發(fā)生 “呢？也是不成立的，一個(gè)典型的例子就是指令重排序。所以時(shí)間上的先后順序與happens-before原則之間基本沒有什么關(guān)系，所以衡量并發(fā)安全問題一切必須以happens-before 原則為準(zhǔn)。
PS:springmvc controller 是單例的，所以成員變量是線程非安全的，建議使用trheadlocal
實(shí)例變量如果是單例的就是線程非安全的，如果不是單例的就是安全的，Struts2默認(rèn)不是單例的，所以訪問一個(gè)類的實(shí)例變量是線程安全的！
