java多线程解读二（内存篇）

Posted 2020-08-22 小白鼠

线程的内存结构图

一、主内存与工作内存

1.Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则。此处的变量与Java编程时所说的变量不一样，指包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素，但是不包括局部变量与方法参数，因为它们是线程私有的，不会被共享。

2.Java内存模型中规定了所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的虚拟内存。线程的虚拟内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝。线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在自己的虚拟内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间无法直接访问对方虚拟内存中的变量，线程间变量值的传递均需要在主内存来完成。

二、内存间交互操作

关于主内存与工作内存之间的具体交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步到主内存之间的实现细节，Java内存模型定义了以下八种操作来完成：

• lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为一条线程独占状态。
• unlock（解锁）：作用于主内存变量，把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定。
• read（读取）：作用于主内存变量，把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
• load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
• use（使用）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。
• assign（赋值）：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作。
• store（存储）：作用于工作内存的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write的操作。
• write（写入）：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中。

如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存，就需要按顺寻地执行read和load操作，如果把变量从工作内存中同步回主内存中，就要按顺序地执行store和write操作。

三、多线程的三个特性

1、原子性（Atomicity）

原子性是指在一个操作中就是cpu不可以在中途暂停然后再调度，既不被中断操作，要不执行完成，要不就不执行。和事物的原子性一致。

2、可见性(Visibility)

可见性就是指当一个线程修改了线程共享变量的值，其它线程能够立即得知这个修改。从多线程内存间的交互我们知道，共享数据都是从主内存拷贝副本在虚拟内存操作，最后写入主内存，就会造成线程不安全。

如果在变量读取前从主内存刷新变量值，可以利用这种依赖主内存作为传递媒介的方法来实现可见性。

3、有序性(Ordering)

线程的有序性指两个方面：如果在本线程内观察，所有操作都是有序的；如果在一个线程中观察另一个线程，所有操作都是无序的。前半句是指“线程内表现为串行语义”，后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存中主内存同步延迟”现象。

四、同步机制

介绍volatile、synchronized、final