Java 内存模型(Java Memory Model,JMM)
基本概念
- JMM 本身是一种抽象的概念并不是真实存在,它描述的是一组规范,通过这组规范定义了程序的访问方式
- JMM 同步规定
- 线程解锁前,必须把共享变量的值刷新回主内存
- 线程加锁前,必须读取主内存的最新值到自己的工作内存
- 加锁解锁是同一把锁
- 由于 JVM 运行程序的实体是线程,而每个线程创建时 JVM 都会为其创建一个工作内存,工作内存是每个线程的私有数据区域,而 Java 内存模型中规定所有变量储存在主内存,主内存是共享内存区域,所有的线程都可以访问,但线程对变量的操作(读取赋值等)必须都工作内存进行
- 首先要将变量从主内存拷贝的自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后再将变量写回主内存,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,工作内存是每个线程的私有数据区域,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
(内存模型图)
三大特性
原子性
public class VolatileDemo { public static void main(String[] args) { test01(); } // 测试原子性 private static void test01() { Data data = new Data(); for (int i = 0; i < 20; i++) { new Thread(() -> { for (int j = 0; j < 1000; j++) { data.addOne(); } }).start(); } // 默认有 main 线程和 gc 线程 while (Thread.activeCount() > 2) { Thread.yield(); } // 发现不能输出 20000 System.out.println(data.a); } } class Data { volatile int a = 0; void addOne() { this.a += 1; } }
可见性
public class VolatileDemo { public static void main(String[] args) { Data data = new Data(); new Thread(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " coming..."); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } data.addOne(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " updated..."); }).start(); // 主线程会进入死循环,说明当有一个线程修改了值,默认不会马上被另一个线程感知到 while (data.a == 0) { // looping } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " job is done..."); } } class Data { // int a = 0; void addOne() { this.a += 1; } }
有序性
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- 计算机在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排,一般分为以下 3 种
- 编译器优化的重排
- 指令并行的重排
- 内存系统的重排
- 单线程环境里面确保程序最终执行的结果和代码执行的结果一致
- 处理器在进行重排序时必须考虑指令之间的数据依赖性
- 多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证用的变量能否一致性是无法确定的,结果无法预测
- 计算机在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排,一般分为以下 3 种
public class ReSortSeqDemo { int a = 0; boolean flag = false; public void method01() { a = 1; // flag = true; // ----线程切换---- flag = true; // a = 1; } public void method02() { if (flag) { a = a + 3; System.out.println("a = " + a); } } // 两个线程同时执行method01 和 method02, 如果线程 1 执行 method01 重排序了,然后切换的线程 2 执行 method02 就会出现不一样的结果 }