前言

可跟《主存存取和磁碟存取原理筆記》串著看

雜技

Java 記憶體模型(堆疊)

Jvm 內部，Java 記憶體模型把記憶體分成了兩個部分：執行緒棧區和堆區：

棧區包含：執行緒執行資訊(執行緒棧)，本地原始型別變數(boolean,byte, short, int, long, float, double)
堆區包含：Java 應用建立的所有物件資訊，基礎型別的封裝類

1. 一個本地變數如果是原始型別，儲存棧中
2. 一個本地變數是一個物件的引用，那麼這個本地引用儲存棧，物件本身儲存堆中
3. 一個物件的成員方法，儲存棧中，方法中包含的原始型別變數，儲存堆中
4. 一個物件的成員變數，無論是原始型別還是包裝型別，都儲存堆中
5. 堆中資料可被多個執行緒共享，對於原始型別變數，每個執行緒都會拷貝一份

硬體記憶體架構

不管什麼記憶體模型，最終還是執行在計算機硬體上，因此有必要了解計算機硬體的記憶體架構

1. 現在計算機一般都有2個以上cpu, 每個cpu還有多個核心，執行緒會在各個cpu核心中並行執行
2. CPU 內部會有一組CPU 暫存器、CPU 快取(一級，二級，三級快取)，RAM主存
3. 儲存速度： CPU 暫存器 > CPU 快取(一級> 二級> 三級) > RAM
4. 儲存大小 CPU 暫存器(64 bit) < CPU 快取[一級(64k)> 二級(256k)> 三級(8MB)] < RAM(4G)

執行緒間的競爭現象

1. 存在 count 為1, 兩個執行緒都在快取中儲存一份備份
2. 兩個執行緒分別改變 count 的值，存在寫快取，顧快取和 RAM的值存在偏差
3. 當寫快取的資料 flush 到 RAM 就發生衝突了

記憶體屏障(Memory Barrier):

1. 記憶體屏障，又稱記憶體柵欄，是一個CPU 指令
2. 保證特定操作的執行順序。編譯器和CPU會重排序指令，為了優化，插入記憶體屏障指令會讓CPU不把這條指令重排序。
3. 影響某些資料(或某條指令的執行結果)的記憶體可見性。強制重新整理各種CPU cache, 寫快取的資料直接寫入RAM，讀快取重新讀取資料

記憶體屏障和 Java 有什麼關係？

volatile 是基於 Memory Barrier 實現的。

這意味著，如果寫入一個 volatile 變數a,可以保證：

1. 一個執行緒寫入變數a 後，任何執行緒訪問該變數都會拿到最新值
2. 由於會重新整理 Cache中所有先前寫入，因此寫入變數a之前的寫入操作，其更新的資料對於其它執行緒也是可見的