JMM中工作内存和主内存的关系

Java运行时的数据区域分布：

一、共享区域：

（1）方法区:存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。其中常量池就是在此区域：记录了每一个类或接口的常量池的运行时表示形式，运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中，比如String的intern方法。

（2）堆：jvm中最大的一片区域，所有实例对象的内存分配都在这里进行划分。当对象无法在此得到分配空间时，就会OutOfMemory。这部分空间也是Java垃圾收集器管理的主要区域。

二、线程私有：

（1）程序计数器：在JVM中，多线程是通过线程轮流切换来获得CPU执行时间的，因此，在任一具体时刻，一个CPU的内核只会执行一条线程中的指令，因此，为了能够使得每个线程都在线程切换后能够恢复在切换之前的程序执行位置，每个线程都需要有自己独立的程序计数器，并且不能互相被干扰，否则就会影响到程序的正常执行次序。因此，可以这么说，程序计数器是每个线程所私有的。同时，如果线程数量太多，对于cpu来说就需要频繁切换线程，导致cpu占有率上升。

（2）java栈：存放的是一个个的栈帧，每个栈帧对应一个被调用的方法，在栈帧中包括局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)、指向当前方法所属的类的运行时常量池（运行时常量池的概念在方法区部分会谈到）的引用(Reference to runtime constant pool)、方法返回地址(Return Address)和一些额外的附加信息。

当线程执行一个方法时，就会随之创建一个对应的栈帧，并将建立的栈帧压栈。当方法执行完毕之后，便会将栈帧出栈。因此可知，线程当前执行的方法所对应的栈帧必定位于Java栈的顶部。当程序设计时调用的栈的深度太深，有可能会导致无法创建栈帧，导致OutOfMermory。

（3）本地栈：类似Java栈，但存放但是native方法的栈帧。

线程/工作内存/主内存三者的关系

一、每个线程都有一个独立的工作内存，用于存储线程私有的数据

二、Java内存模型中规定所有变量都存储在主内存，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问

三、线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行。（线程安全问题的根本原因）

（1）首先要将变量从主内存拷贝的自己的工作内存空间

（2）然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回主内存

（3）不能直接操作主内存中的变量，工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝

（4）因此不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的通信(传值)必须通过主内存来完成。

主内存和工作内存

一、主内存是在运行期间所有变量的存放区域，当工作内存是运行期间中某一线程独立私有的内存存放区域

二、线程间无法访问对方的工作内存空间，都是通过主内存交换来实现

三、主内存的变量在工作内存中的值是复制过去的副本，读写完成后刷新主内存，这意味着主内存如果发生了改变，工作内存并无法获得最新的结果

四、多个线程对一个共享变量进行修改时，都是对自己工作内存的副本进行操作，相互不可见。主内存最后得到的结果是不可预知的

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("thread1 is start！");boolean wIsStop = false;while (!isStop) {}System.out.println("thread1 is going to stop!");}}).start();

上面这段代码中，主线程改变isStop的变量后，是无法退出循环的。因为isStop这个变量在线程中从主内存读取到副本后，一直使用的是工作内存的副本。

Synchronized和Volatile

由于线程运行时，对工作内存的变量进行操作时，都是副本。
产生了两个问题：
1.如何使工作内存副本从主内存获取最新的值？
2.如何使其副本是最新避免在写入之前被其他线程修改？

在主线程中改变了isStop=true后
下面这段代码可以退出循环：

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("thread2 is start！");while (!isStop) {synchronized(String.class) {}}System.out.println("thread2 is going to stop!");System.out.println("break count: "  + count);}}).start();

或者是在while循环中加入了System.out.println的语句，也会退出循环。

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("thread2 is start！");while (!isStop) {System.out.println("thread2 stopFlag：" + isStop);}System.out.println("thread2 is going to stop!");System.out.println("break count: "  + count);}}).start();

其实System.out.println的实现中，使用了Synchonized关键字获取输出对象的锁。
一开始以为是Synchronized引起了工作内存从主内存刷新最新的数据，感觉不太合理，后台各种搜索后找到比较靠谱的答案：

jvm有一个锁优化原则那就是：粗化锁。如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁，甚至加锁操作是出现在循环体中的，那即使没有线程竞争，频繁地进行互斥同步操作也会导致不必要的性能损耗。如果虚拟机探测到有这样一串零碎的操作都对同一个对象加锁，将会把加锁同步的范围扩展（膨胀）到整个操作序列的外部（由多次加锁编程只加锁一次）。

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上面粗化锁的解释应该也不准确，锁的对象并不是变量isStop，并不能将isStop加上一个线程可见的属性。
在synchronized锁操作中，由于是一个耗时操作，jvm会尽力在cpu空闲时间去主内存同步工作内存中变量的值。
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同样下面的代码，也能退出循环：

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("thread3 is start！");while (!isStop) {try {Thread.sleep(1);}catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("thread3 is going to stop!");}}).start();