java内存模型
java内存模型
为了控制线程之间的通信,(完成底层封装)
用来屏蔽掉各种硬件和操作系统之间的内存访问差异,以实现让Java程序在各平台下都能达到一致的内存访问效果。
JMM目标:定义程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节(这里变量指代的是实例字段、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,后者是线程私有的,不会被共享)
学习JMM可以和内存模型(处理器、高速缓存器、主内存空间)对等起来:内存模型是为了解决处理器和内存之间的速度差异问题,而JMM是为了解决线程之间的信息共享,数据一致性问题
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工作内存(可以与前面将的处理器的高速缓存类比),线程的工作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)都必须在工作内存中进行,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工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要在主内存来完成,线程、主内存和工作内存的交互关系如下图所示
这里的主内存、工作内存与Java内存区域的Java堆、栈、方法区不是同一层次内存划分。
1、主内存和工作内存
(1)所有变量均存储在主内存(虚拟机内存的一部分)
(2)每个线程都对应着一个工作线程,主内存中的变量都会复制一份到每个线程的自己的工作空间,线程对变量的操作都在自己的工作内存中,操作完成后再将变量更新至主内存;
(3)其他线程再通过主内存来获取更新后的变量信息,即线程之间的交流通过主内存来传递
Note:JMM的空间划分和JVM的内存划分不一样,非要对应的话,关系如下:
(1)JMM的主内存对应JVM中的堆内存对象实例数据部分
(2)JMM的工作内存对应JVM中栈中部分区域
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。Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行,而没有保证必须是连续执行。也就是read和load之间,store和write之间是可以插入其他指令的,如对主内存中的变量a、b进行访问时,可能的顺序是read a,read b,load b, load a。Java内存模型还规定了在执行上述八种基本操作时,必须满足如下规则:
- 不允许read和load、store和write操作之一单独出现
- 不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作,即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中。
- 不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从工作内存同步回主内存中。
- 一个新的变量只能在主内存中诞生,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前,必须先执行过了assign和load操作。
- 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作,lock和unlock必须成对出现
- 如果对一个变量执行lock操作,将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load或assign操作初始化变量的值
- 如果一个变量事先没有被lock操作锁定,则不允许对它执行unlock操作;也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。
- 对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步到主内存中(执行store和write操作)。Note:以上可以完全确定Java程序中哪些内存访问操作在并发下是安全的。------
参考:
java内存模型概述 原文:https://blog.csdn.net/sinat_36722750/article/details/82052946
Java内存模型 https://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html
浅析java内存模型--JMM(Java Memory Model) https://www.cnblogs.com/lewis0077/p/5143268.html