JVM学习：Java内存模型

Posted 2022-08-21 xy80hou

1、Java内存模型（Java Memory Model，JMM）：线程、主内存和工作内存。所有的变量都存储在主内存（虚拟机内存的一部分）中，每条线程还有自己的工作内存。线程对变量的所有操作（读取、赋值等）必须在工作内存中进行，不同线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量，需要通过主内存来完成。

 

2、如果要把一个变量从主内存复制到工作内存，就要顺序地执行read和load操作，如果要把变量从工作内存同步回主内存，就要顺序地执行store和write操作。

 

3、由于volatile变量只能保证可见性，不能保证原子性，为了保证线程并发的安全性，使用volatile时必须满足以下运算场景：

（1）运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。

（2）变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。

 

4、Java内存模型是围绕着在并发过程中如何处理原子性、可见性和有序性来建立的：

（1）原子性（Atomicity）：基本数据类型的访问读写是具备原子性的（64位的long和double除外），如果需要更大范围的原子性保证，需要lock和unlock来操作，对应字节码指令monitorenter和monitorexit，对应Java代码中就是sychronized关键字。

（2）可见性（Visibility）：当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即得知这个修改。可以通过volatile、sychronized和final实现。

（3）有序性（Ordering）：如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的（线程内表现为串行的语义As-If-Serial），如果在一个线程中观察另一个线程，所有的操作都是无序的（指令重排序和工作内存与主内存同步延迟）。可以通过volatile和synchronized实现。

 

5、Java的先行发生（happens-before）原则：

（1）如果说操作A先行发生于操作B，A产生的影响能被操作B观察到。

（2）Java内存模型中存在的天然先行发生关系：程序次序规则（一个线程内按程序控制流顺序）、管程锁定规则（unlock先行发生于后面对同一个锁的lock）、volatile变量规则（写操作先行发生于后面的读操作）、线程启动规则、线程终止规则、线程中断规则、对象终结规则（初始化先行发生于finalize()方法）、传递性（A先行发生于B，B先行发生于C，则A先行发生于C）。

（3）一个操作的时间先后顺序与先行发生原则之间基本没有太大的关系，对于读写共享变量的并发操作，应该以先行发生原则来判断线程是否安全。