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java内存模型

时间:2019-07-03 00:37:30      阅读:116      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:原子性   adp   class   tor   单线程   adsi   图片   方法调用   alt   

??java内存模型试图屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让java在各种平台下对内存的一致性访问。

主内存和工作内存

??处理器上的寄存器的读写速度比内存快几个数量级,为了解决这种速度矛盾,我们加入了高速缓存Cache。

??加入高速缓存的问题就是:缓存一致性。如果多个缓存共享同一个储存区域,那么多个缓存的数据可能不一致,所以需要一些协议来解决这个问题。

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??所有的变量都存储在主内存中,每个线程有自己的工作内存,工作内存存储在高速缓存中或者寄存器中,保存了该线程所使用变量的主内存副本拷贝

??线程只能操作自己的工作内存中的变量,不同线程之间的变量值传递需要通过主内存来完成

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内存间的相互操作

??Java内存模型定义了8个操作来完成主内存和工作内存的交互操作。

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??read:把一个变量的值从主内存传输到工作内存。

??load:在read执行之后,把read得到的值放入工作内存的变量副本中

??use:把工作内存中的一个变量的值传给执行引擎

??assign:把一个从执行引擎接受到的值赋值给工作内存中的变量。

??store:把工作内存中的一个变量的值传送到内存中。

??write:在store执行之后,把store得到的值放入到主内存变量中。

??lock:作用于主内存的变量

??unlock

内存模型的三大特性

1.原子性

??java内存模型保证了read,load,use,assign,store,write,lock和unlock操作具有原子性。但是 Java 内存模型允许虚拟机将没有被 volatile 修饰的 64 位数据(long,double)的读写操作划分为两次 32 位的操作来进行,即 load、store、read 和 write 操作可以不具备原子性。

??有一个错误认识就是,int 等原子性的类型在多线程环境中不会出现线程安全问题。前面的线程不安全示例代码中,cnt 属于 int 类型变量,1000 个线程对它进行自增操作之后,得到的值为 997 而不是 1000。

??为了方便讨论,将内存间的交互操作简化为 3 个:load、assign、store。

? 下图演示了两个线程同时对 cnt 进行操作,load、assign、store 这一系列操作整体上看不具备原子性,那么在 T1 修改 cnt 并且还没有将修改后的值写入主内存,T2 依然可以读入旧值。可以看出,这两个线程虽然执行了两次自增运算,但是主内存中 cnt 的值最后为 1 而不是 2。因此对 int 类型读写操作满足原子性只是说明 load、assign、store 这些单个操作具备原子性。

技术图片

AtomicInteger 能保证多个线程修改的原子性

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用AtomicInterger代替int就能保证线程的安全性。

package ConcurrentExemple;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class UnsafeExemple {
    public  class Exemple{
        private AtomicInteger cnt=new AtomicInteger();
        public  void add(){
            cnt.incrementAndGet();
        }
        public  int res(){
            return cnt.get();
        }
    }
    public static void main(String[]args)throws InterruptedException{
        int threadSize=1000;
        UnsafeExemple e=new UnsafeExemple();
        Exemple exemple=e.new Exemple();
        CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(threadSize);
        ExecutorService executorService= Executors.newCachedThreadPool();
        for(int i=0;i<threadSize;i++){
            executorService.execute(()->{
                exemple.add();
                countDownLatch.countDown();
//                System.out.println(exemple.res());
            }
            );

        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        System.out.println(exemple.res());
    }
}

2.可见性

??可见性是指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。java内存模型是在变量改变值后重新放回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量值来实现可见性的

主要有三种实现可见性的方法:

volatile
synchronized

??对一个变量执行unlock操作之前,必须把变量值同步回主内存。

final

??被final关键字修饰的字段在构造器中一旦初始化完成,并且没有发生this逃逸(其他线程通过this引用访问到初始化了一半的对象),那么其他线程就能看到final的值。对前面的线程不安全示例中的 cnt 变量使用 volatile 修饰,不能解决线程不安全问题,因为 volatile 并不能保证操作的原子性。

3.有序性

??有序性是指:在本线程内观察,所有的操作都是有序的在一个线程观察另一个线程,所有的操作都是无序的,无序是因为发生了指令重排序。在java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,重排序不会影响单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。volatile关键字通过添加内存屏障的方式来禁止指令重排,即重排序时不能把后面的指令放到内存屏障之前。也可以通过synchronized来保证有序性,它保证每个时刻只有一个线程在执行。

先行发生原则

??前面讲到volatile和synchronized可以用来保证有序性,除此之外,JVM还规定了先行发生原则,让一个操作无需控制就可以先与另一个操作完成

1.单一线程

??在一个线程内,程序前面的操作现行于后面的操作发生。

2.管程锁定规则

??一个unlock操作先发生于后面对同一个锁的lock操作

3.volatile变量原则

??对于一个volatile变量的写操作,现行发生于后面对这个变量的读操作。

4.线程启动原则

??Thread对象的start()方法调用先行发生于此线程的每一个动作。

5.线程加入规则

??Thread对象的结束先行发生于join()方法返回。

6.线程中断规则

??对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生,可以用interrupted()方法进行检测是否有中断发生。

7.对象终结规则

??一个对象的初始化完成(构造函数完成),先行发生于它的finalize()发生。

8.传递性

??如果A操作先于B操作发生,B操作先于C操作发生,那么A操作先于C发生。

java内存模型

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原文地址:https://www.cnblogs.com/yjxyy/p/11123733.html

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