android 多线程 — java 内存模型
JAVA 的内存模型是很复杂的，其中不仅包括操作系统底层的设计，更是和硬件设备(CPU 结构)密切相关，了解清楚 JAVA 的内存模型对于我们后面的学习，尤其是同步有非常大的帮助，要不有些地方会理解不通的。
JVM，JMM 概念
在开头我们先来了解下2个概念：
- JVM
JVM (Java Virtual Machine) Java虚拟机模型。主要描述的是Java虚拟机内部的结构以及各个结构之间的关系，负责将 java 文件编译成 class 文件并运行 class 文件 - JMM
JMM (Java Memory Model) Java内存模型。定义了Java 虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方式，线程之间内存刷新的关系，是隶属于JVM的
简单来说，JVM可以理解为 java 执行的一个操作系统，而操作系统的内存模型就是 JVM
JAVA 内存模型
历史：
最初的 JAVA 内存模型不够好，存在很多的不足，所以在 JAVA 1.5 中，JAVA 内存模型的版本的进行了一次重大的更新与改进，并且在 JAVA 8 中仍然被使用。
JMM 的内存模型图很复杂，咱来个简单点的，便于理解，对于多线程来说，咱们了解这么多也就差不多了，要是研究 GC 的话，还需要更详细的研究，比如老年区啥的
JMM 内存模型图
JAVA 的内存模型中主要分3块：
-
堆内存（Java Heap）
内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。 -
栈（Native Method Stacks）
它是线程私有的，它的生命周期与线程相同。存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型），它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。 -
方法区（Method Area）
被所有的线程共享，所有的class（class是指类的原始代码，要创建一个类的对象，首先要把该类的代码加载到方法区中，并且初始化）和static变量都存在这 ，存储的都是在整个程序中永远唯一的元素 -
常量池（方法区的一部分）
JVM为每个已加载的类型维护一个常量池，常量池就是这个类型用到的常量的一个有序集合。包括直接常量(基本类型，String)和对其他类型、方法、字段的符号引用(1)。池中的数据和数组一样通过索引访问。由于常量池包含了一个类型所有的对其他类型、方法、字段的符号引用，所以常量池在Java的动态链接中起了核心作用。常量池存在于堆中
或者看下面的文章也可以，描述的更加清楚
数据存储必须要明确的点：
- 对象本身存储在 堆内存，但是对象引用存在 栈内存中
- JAVA 的8种基本数据类型是存在 栈内存里面的，线程间传递基本数据类型传递的都不是数据本身，而是基本数据类型的副本，另一个线程对同一个基本数据类型的修改不会影响其他线程中的值，但是对象不同，对象传递的引用，因为堆内存是共享的，一个线程修改了堆内存中对象的数据，那么必然会影响其他线程中的值
- 方法中生成的局部变量全部存储在 栈内存中，即便是方法中 new 了一个对象出来，这个对象本身也是存在栈内存中的，不会跑到堆内存中，方法结束，既会销毁相关数据
- 基本数据类型的包装对象不被视为基本数据类型了，而是对象了，会存在堆内存中。
一切如下面这2张图
数据存储示意图_1
数据存储示意图_2
这样看着应该好理解一些
JAVA 内部的数据传递
再来说下栈，栈是个统称，栈的内部是还可以再去细分的，看这个简单的图大家都能发现里面分好几块，要是看更详细的资料，大家会发现分的块还要多，不过这无助于我们理解多线程，我们只要记住栈是单个线程私有的，有多个线程在工作，那么内存中就会存在多个栈内存区域
如下图：
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线程处理数据的顺序：
- 这里指引用对象
- 习惯上我们把 堆内存 称为主内存
- Thread 对象把要处理的对象从主内存中 copy 一份到当前线程所在的栈内存中
- 假如这个处理耗时2秒，那么2秒后更新栈内存中这个对象的数据副本
- 最后把栈内存中对象的数据副本再写回到主内存中，我们称之为：刷新到主内存
看图逻辑会清晰一些
线程处理数据
线程处理数据的过程可能跟我们之前的想法有些出入，并不是直接操作堆内存中所在的数据，然后把数据自己 copy 了一份去处理，拿到结果再刷新堆内存中的数据。
这就造成一个问题，有个时间差，单线程没什么，一切按顺序执行，那么多线程呢，多线程怎么办呢，要是 Thread1 在处理数据时，Thread2 也在同时处理数据，2者同时往主内存中刷新数据，那么主线程会刷新成哪个线程的数据啊。再者就算 Thread1 和 Thread2 前后往主内存中刷新数据，那么结果也是不多啊，Thread1 先执行，那么 Thread2 在操作同一个数据时应该是在 Thread1 的结果基础上的，现在变成了 2个线程都在同一个数上操作，即便是前后写入结果到主内存中，结果也不是我们预期的。
举个例子，主内存有个对象，有个参数 money =1 ，Thread1 ++，Thread2 +2，那么 Thread1 和 Thread2 同时执行，那么 Thread1 和 Thread2 中 这个对象的 copy 副本中的 money 都是1 ，然后 Thread1 先写入数据到主内存，Thread2 紧随其后，此时 money 是 3，那么这个结果我们想要的吗，不是啊，我们想要的结果是 4 啊，我们想让 Thread1 先把 money 变成 2 ，然后Thread2 在 money =2 的基础上再加2 ，变成4
多线程同时刷新数据
这个例子搞懂了，多线程中我们面临的问题也就是很清晰了，怎么保持主内存数据和栈内存中数据副本的相同，那么这个就得靠 JAVA 多线程的同步机制了
硬件层面内存模型
上文书说到 java 的内存模型不光收到 JAVA 底层影响，更是受到硬件影响
下图是一个简化的现代计算机硬件结构图：
计算机硬件结构图
现在的 CPU 都有多个核心，每个核心都有自己的寄存器和高速缓存器
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寄存器 register
每个cpu都会有一系列的寄存器registers在cpu的内存中，而且这些寄存器是很重要的。cpu在寄存器上进行计算操作比在主内存中进行计算要快的多。这是因为cpu访问寄存器的速度比访问内存要快得多。 -
高速缓存器 cache
每个cpu也会有一个cpu的cache内存。这是因为cpu访问cache比访问内存的速度要快得多，但是却比访问的寄存器要慢一些，所以cache的速度是介于寄存器和内存的。一些cpu还有多级cache，比如(Level 1 and Level 2)，但是这对于我们理解java内存模型关系不大，我们只需要cpu有三层内存结构，寄存器-cache-内存（RAM）
CPU 在处理对象时，和线程一样会把对象 Copy 一份放到自己的 cache 中，然后先修改自己 cache 中的对象数据副本，然后再刷新回主内存中。
我们可以把 CPU 的寄存器，高速缓存看成另一个线程中的栈内存，都是会产生数据同步问题的，这样就好理解了。
Java内存模型和硬件内存模型的联系
最后
好了内存模型了解到这里就差不多了，我们知道了不管是线程中的栈内存空间还是 CPU 的寄存器和高速缓存都会操作从主内存的copy 的数据副本，因时间差和多线程，多 CPU 核心同时操作同一个对象数据，会产生数据错乱的数据同步问题。大家了解了多线程数据不同步产生的根本原因，那么本篇的内容就算是达到目的了，知道了为什么我们才好有的放矢不是。
吐槽下本篇文章真是不好写，反复找了不好资料，尤其是找图很麻烦啊，反复看了很多资料，书也看了3本：《开发艺术探索》《进阶之光》《从小工到专家》，就怕说错了误导大家。这个知识点我也是了解的不是非常深入，有错误请大家指正，我第一时间修改。
写的不好......想砸电脑......
