一，谈谈JAVA线程的运行内存模型【JAVA内存模型】

程序，纠集到底就是对内存数据的操作，并把计算的结果持久话. 争议

JAVA中执行的最小单位是线程.JVM实现了各个CPU，操作系统等的差异. 线程的运行模型最终可以抽象的看成如下:

每一条线程都有自己的work memory, 而且共享一个main memory.

JMM的主要问题如下:

原子性，原子级别的操作，每个线程运行时是相互独立，包括里面未声明为volatile的变量都是独立一份，但会进行work memory 和 main memory的同步；

可见性, 线程间的通讯. 即主内存的变量可见的，把值从work memory同步到main memory 进行线程间的通讯，通过synchronize或者volatile可靠性；

有序性，这里主要针对读和写及同步主内存的的有序， 线程的操作一般是

read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码，改变共享变量值 
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中read and load和store and write  都是多次运行，取决于JVM

 

1,每一条线程中运行的变量只是从main memory 的copy,存放于缓存之中

常见的并发问题, 在内存中各自加，未同步到主内存，比如

package org.benson.threadgroup;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
 * TODO share the thread memory operation 
 * @author Benson QQ 107966750
 *
 */
class Data{
    public static int count=0;
}
public class TreadTest extends Thread{
    private CountDownLatch countDCH=null;
    public TreadTest(CountDownLatch countDCH) {
        this.countDCH=countDCH;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<10000;i++)
//            synchronized (Data.class) {
                Data.count++;
//            }
        countDCH.countDown();
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int threadSize=10;
        CountDownLatch countDCH=new CountDownLatch(threadSize);
        for(int i=0;i<threadSize;i++)
        new Thread(new TreadTest(countDCH)).start();
        countDCH.await();
        System.out.println(Data.count);
    }
}

输出

91660

这里由于读写没及时有序的同步到主内存造成，小于预期值100000，释放同步锁后正常

当第二线程运行完毕时始终输出正确计算值，原理看synchronize关键词

2,JAVA调用代码的次序是无序性的.(如DCL等问题)

一，bad实践，依靠变量线程通讯，这个不容易重现，但执行了N遍还是正确的，取决于JVM的心情问题，代码如下

package org.benson.threadgroup;
/**
 * TODO share load variable sort
 * @author Benson QQ107966750
 * 
 */
class Process4SortA{
    public int variableA=0;
    public Process4SortA() {
        variableA=100;
    }
}
class Process4SortB extends Thread{
    public boolean startFlag=false;
    public int variableA;
    public void test4SortRun(){
        //do something another stuff
        variableA=100;
        startFlag=true; //maybe will process this code before the variableA=100
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(startFlag){
            System.out.println(variableA);
            //do something another stuff
            break;
            }
        }
    }
}
public class TreadTestSort {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Process4SortB proB=new Process4SortB();
        proB.start();
        proB.test4SortRun();
    }
}

 

代码输出可能会等于0. 因为在方法test4SortRun()里，执行的顺序是不一定的

二，bad实践，DCL的问题，这里引出最常见的，一个double checked load（DCL） 问题，也是由于无序造成的

class Foo { 
private Resource res = null ; 
public Resource getResource() { 
if (res == null ) 
res = new Resource(); 
return res; 
} 
}

相关资料很多，其实可以把

res = new Resource();

看成

Resource()

res = Resource地址引用;

这个是正确执行顺序，因为无序的原因可能是

res = Resource地址引用;

Resource()

所以其他得到了res!=null,就执行了，构造函数根本没执行完

三，bad实践，单例模式

这个和DCL类似 
java Singleton 几种方式解析（实在找不到原帖了，BS下转贴不贴出地址的）

当然最后一个volatile的可以，因为volatile每次都是读到主内存中最新的值

相关关键词

synchronize 
1，获取并挂起monitor， 
2，从main memory copy最新的值 
3，执行 
4，从work memory copy最新的值到main memory 
5，释放monitor

 

final

不可变，只能在初始化时赋值，

但非静态可以在构造方法中赋值，应用时时注意顺序，如果下面这样调用 final变量也成了可变了

用如下代码证明

package org.benson;
/**
* TODO to share the java load class sort
* @author Benson QQ 107966750
*
*/
class Base{
public Base() {
System.out.println("init base,the variableA is "+((Child)this).variableA);
}
public void display(){
System.out.println("display in base,the variableA is "+((Child)this).variableA);
}
}
class Child extends Base{
final int variableA;
public Child(){
variableA=100;
System.out.println("init child,the variableA is "+this.variableA);
this.display();
}
}
public class Test4Sort {
public static void main(String[] args) {
new Child();
}
}

结果如下

init base,the variableA is 0
init child,the variableA is 100
display in base,the variableA is 100

 这样final值也成了可变了

JAVA的初始化顺序  base and child class adress，static-->base class variable-->base class constructor-->child class variable-->child class constructor

volatile

在线程中，读和写都是原子性的，volatile的最佳实践就是用synchronize加锁写（或者用不依赖当前volatile的值的写），然后读可以不用锁，可以保证读到最新值，类似一个共享锁的实现

1，保证的是线程的可见性,即每次得到的都是最新值，显然写入是不保证的，所以不能做计数器

2，如果一个线程里读和写同时发生，它可以保证写先于读，比如  a=new instance(); 可以保证先把instance()初始化完毕后赋值给a，返回完整的instance

如一个线程的写入远少于，一个线程不停的读取，就可以对变量进行volatile了，能保证读到的是最新值（但写入必须不依赖当前值），这种情况可以考虑和synchronize同时用，参考从ConcurrentHashMap类学习高并发程序的设计思路【深入JDK源码】

 

参考资料

双重检查锁定及单例模式

Java内存模型（找不到原帖）

Java多线程发展简史

 

Java 多线程与并发编程专题