内存间交互
在 JMM 中，线程不能直接读写主内存（Main Memory）中的变量，每个线程都有自己私有的工作内存（Working Memory）。线程、工作内存和主内存之间的所有交互，都是通过以下 8 种原子操作来完成的：
一、 核心的 8 种内存原子操作
这 8 种操作可以分为三组：主内存与工作内存的交互、工作内存内部的数据流转、以及锁定机制。
| 操作名称 | 作用对象 | 具体行为含义 |
|---|---|---|
| lock（锁定） | 主内存变量 | 把一个变量标识为一条线程独占的状态，其他线程无法访问。 |
| unlock（解锁） | 主内存变量 | 释放一个处于锁定状态的变量，释放后其他线程才能锁定它。 |
| read（读取） | 主内存变量 | 把变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，为后面的 load 做准备。 |
| load（载入） | 工作内存变量 | 把 read 操作得到的变量值，放入工作内存的变量副本中。 |
| use（使用） | 工作内存变量 | 把工作内存中变量的值传递给虚拟机执行引擎。每当 JVM 遇到需要读取变量的字节码指令时就会触发。 |
| assign（赋值） | 工作内存变量 | 把执行引擎接收到的值赋给工作内存中的变量。每当 JVM 遇到修改变量的字节码指令时就会触发。 |
| store（存储） | 工作内存变量 | 把工作内存中变量的值传送到主内存中，为后面的 write 做准备。 |
| write（写入） | 主内存变量 | 把 store 操作得到的变量值，真正写入到主内存的变量中。 |
二、 操作之间的配对与流转顺序
JMM 规定，这些操作在跨内存边界时必须成对且按顺序出现，但并不要求连续执行：
- 从主内存到工作内存（读数据）： 必须按顺序执行
read->load。也就是说，不能只有read没有load。但在read和load之间可以插入其他指令。 - 从工作内存到主内存（写数据）： 必须按顺序执行
store->write。同理，不能只有store没有write。
一个完整的变量修改并同步的生命周期通常是这样的：
read（读主存） -> load（载入工作内存） -> use（交给引擎计算） -> assign（计算完赋值给工作内存） -> store（传回主存） -> write（写入主存）。
每次 use 变量前，必须先顺序执行 read 和 load（保证读到主内存最新值） 每次 assign 变量后，必须立刻顺序执行 store 和 write（保证新值立刻同步回主内存）
三、 必须遵守的 8 条硬性规则
为了防止多线程环境下出现数据错乱，JMM 为这 8 种操作制定了非常严格的规则：
- 不允许单独出现：
read和load、store和write必须成对出现。 - 不允许丢弃 assign： 线程只要在工作内存中修改了变量（执行了
assign），就必须同步回主内存（执行store和write）。 - 不允许无原因的写回： 如果线程没有发生过
assign（没改过数据），不允许无缘无故把工作内存的数据同步回主内存。 - 新变量必须诞生于主内存： 工作内存不能直接使用一个未初始化的变量。也就是说，对一个变量执行
use或store之前，必须先执行了load或assign。 - 变量同一时刻只能被一条线程 lock： 但同一条线程可以对同一个变量重复 lock 多次（可重入锁），之后需要执行相同次数的 unlock 才能完全解锁。
- 未被 lock 的变量不能执行 unlock： 线程不能去解锁一个没被锁定的变量，也不能去解锁被其他线程锁定的变量。
- lock 会清空工作内存副本： 对一个变量执行
lock操作时，会清空工作内存中该变量的值。执行引擎在使用这个变量前，需要重新执行load或assign来初始化变量的值（这就是synchronized保证可见性的原理）。 - unlock 前必须先写回主内存： 对一个变量执行
unlock之前，必须先把该变量同步回主内存中（执行store和write）。
public class VisibilityDemo {
// If volatile is not added, the modification by the main thread may be invisible to Thread 1
private static volatile boolean flag = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(
() -> {
while (flag) {
// The execution engine continuously executes 'use', always reading
// the old copy in working memory
}
System.out.println("Thread 1 stopped.");
})
.start();
Thread.sleep(100); // Ensure Thread 1 is up and running
flag = false; // Triggers 'assign' operation
System.out.println("Main thread changed flag to false.");
}
}