java 内存模型

Posted 2020-08-15 edenpan

　　翻译自wiki百科：https://en.wikipedia.org/wiki/Java_memory_model

　　没找到直接在wiki上编辑中文的页面，我就在这翻译下，自己学习用。

　　java内存模型描述了线程在java编程中如何和内存交互。连同单线程执行代码描述，这个内存模型提供java编程语言的含义。

　　原始的java内存模型是在1995年发展的，被广泛看作破坏，阻止很多运行时的优化的并且对代码安全不提供足够强的保证的。

　　环境

　　　java 编程语言和平台提供线程功能。线程之间的同步对开发者很难理解。难点在于java应用程序可以在很多的处理器和操作系统上运行。为了可以总结出一个程序的行为，java的设计者决定清楚的定义所有程序可能的行为。

　　在现代的平台上，编写完的代码通常是没有被执行的。它被编译器，处理器和内存系统重新整理以达到最高的性能。一个多处理器的架构，单独的处理器们必须有它们自己的和主内存不同步的本地缓存。要求多线程保持完美的同步通常是不受欢迎的，因为它通常是很消耗性能的。这意味着在一定的时间里不同的线程中同一共享内存也许会有不同的值。

　　在单线程环境中，很容易解释代码的执行。传统的方法要求系统实现单线程独立的“as-if-serial”语义。当一个独立的线程执行的时候，它会如同顺序执行程序，即使这行行为发生的是无序的。

　　如果单线程执行指令是乱序的，其他的线程也许会意识到这些指令执行是无序的即使不影响第一个线程的语意。例如考虑两个以下指令的线程，同步执行，x,y变量都被初始化为0:

Thread1	Thread2
x=1;	int r1 = y;
y=2;	int r2 = x;

　　如果没有重排，并且线程2中读y的值为2.那么随后读取的x应该是1.因为对x的写早于对y的写。如果对写进行了重排，那么读Y可以返回2，而读取x可以返回0。

　　这个java内存模型定义了多线程允许的行为，同时上面的读的情况是可能存在的。它在线程和主内存中为了达到一致和可靠的的应用产生了执行时间的约束。通过这个约束，使代码在多线程环境中执行变成了可能，即使面对动态编译器，处理器和缓存的优化。

　　内存模型

　　执行单线程的时候，规则很简单，java编程规范要求jvm遵守within-thread as-if-serial 的语义。这个运行时(通常是指动态编译，处理器和内存的子系统)对于引入任何有用的执行优化只要线程隔离的结果保证是准确的同时他也会有所有程序的声明顺序执行。

　　对于as-if-serial 语义有一个警告：不要阻止不同的线程拥有不同的数据面。内存模型提供很清楚的关于在数据被读取时哪些值可以返回的指南。基本的原则反应了单独的操作可以乱序，只要这个线程的as-if-serial 语义没有被违反，并且线程之间通讯的行为比如获取释放一个锁，确保这些行为优先发生并对其他的线程可见。比如在释放锁之前的行为应该可以被之后回收锁后的事情是可见的并且是有序的。

　　有可能这里有一个部分有序被称为happens-before order 在所有的行为通过程序执行。这个happens-before 顺序对程序顺序进行归类；如果一个动作在另外一个动作之前发生，它会在其他的在happens-before顺序中的动作之前发生。另外，释放和随后获取锁的行为组成了happens-before的连接。读被用来允许返回写的值，如果这个写是这个变量的最后一次写。

　　影响

　　java内存模型是第一次在流行语言中尝试复杂的内存模型。日渐流行的并发同步系统需要一个可以提供明确语义的技术和工具。从那以后对于内存模型的需要被广泛接受，像C++这些语言也开始提供。

　　后续可以查看：

　　Memory model(computing)：https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_model_(programming)

　　Java concurrency：https://en.wikipedia.org/wiki/Java_concurrency 

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果然翻译的很生硬,翻完了还是不太明白这里java内存模型是什么个模型，觉得是一个保证并发线程可以按照顺序来执行的工具，可是具体怎么实现的原理还是不太清楚。

　　还有一篇文章可以瞅瞅：

　　http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/jsr-133-faq.html

　　JSR 133 (Java Memory Model) FAQ