什么是Java内存屏障？

### 背景 随着cpu由单核变成多核，又有了超线程。所以就会出现这样的问题，多核cpu在各自的缓存处理数据后，当同步数据到同一块主内存时，无法确定以谁的缓存数据为准。 所以为了解决cpu缓存一致性的问题，特地制定了一些操作协议，例如MSI、MOSI、Firefly等。而在这些操作协议下，对特定的内存或高速缓存进行读写访问的过程，就是内存模型。不同架构(ARM/X86等)的物理机有不同的内存模型。  Java为了一次编译、到处运行的跨平台性，使用class字节码作为中间代码，让不同架构的系统通过JVM来转换为对应的机器码。同样，为了屏蔽不同架构的机器上的内存访问差异，让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果，所以Java制定了一套内存操作协议，即Java内存模型。 JMM（Java Memory Model）可以理解成一种协议，通过各种操作来定义对变量的读写、监视器的加锁和释放、线程启动和合并，保证多线程下变量的缓存一致性。  ### 工作内存和主内存 JMM主要目标是定义程序中各个变量的访问规则，即在JVM中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节，来实现缓存一致性。JMM在定义上将内存分为主内存和工作内存，主内存对应Heap，属于线程公有，工作内存对应虚拟机栈，属于每个线程私有。 同时JMM对内存中的变量做了以下规定： 1.规定所有的变量都存储在主内存中，线程不能直接读写主内存中的变量 2.每个线程有自己的工作内存，对变量的读取、赋值等必须在工作内存中进行 3.线程之间值的传递都需要通过主内存来完成。工作内存无法互相访问 4.工作内存保存了线程用到的变量的主内存副本拷贝 ### 原子操作 JMM规定了变量在主内存和工作内存中如何传输，同时也提供了八个原子指令来具体实现细节。  对于上面八个原子操作的使用，JMM制定了一些规则： read/load、store/write必须成对出现 不允许线程丢弃最近的assign操作，即工作内存中变量修改之后必须同步到主内存 不允许线程无原因地(没有assign操作）将变量工作内存同步到主内存 变量只能在主内存中诞生，并且必须在工作内存中初始化才能使用。即use、store之前必须经过load和assign 一个变量在同一时刻只能被一个线程lock。但一个线程可以lock多次。几次lock，只有对应次数的unlock变量才能解锁 一个变量被lock后，会清空所有工作内存中此变量的值。再次使用需要重新load、assign来初始化 一个变量未被lock，则不允许对它执行unlock，也不允许unlock其他线程lock的变量 一个变量unlock前，必须先把此变量同步到主内存中(store、write) 如何理解这八条规则和八条指令？ lock/unlock指令让一个变量被一个线程独享，其他六个指令都是变量在工作内存中的赋值和传输操作。JMM的出现是为了让一个线程对变量修改时，其他线程停止修改，并能获取最新值，从而保证数据的一致性。 而lock可以锁定变量，让变量只能被一个线程修改，且其他线程工作内存中的此变量的值会失效，必须通过指令来获取最新的值。 ### JMM特性 原子性：lock和unlock提供了大范围的原子性，其他操作都具有原子性 可见性：当一个线程修改了变量的值，其他线程能立即得知修改 有序性：在本线程内操作都是有序的，相对于多个线程是无序的 ### 场景分析 synchronize可以看做是lock/unlock的实现，底层是由monitorenter/monitorexit来实现的。 测试代码如下： ```java public void test() { synchronized (this.getClass()) { System.out.println("Hello World!"); } } ``` 字节码指令如下：  在synchronize的作用范围内，在同一时间内只能一个线程获取锁进行操作，其他线程工作内存中的变量会失效，当此线程修改完unlock的时候，其他线程会重新加载变量最新值来进行操作，从而保证数据的一致性。 volatile关键字也通过内存屏障实现了lock/unlock的功能.