Java并发编程之Java内存模型

目录

1、什么是java的内存模型2、为什么需要java内存模型3、java内存模型及操作规范4、java内存模型规定的原子操作5、java内存模型同步协议6、java内存模型的hb法则jmm的hb法则总结

1、什么是java的内存模型

java内存模型简称jmm（java memory model），jmm是和多线程并发相关的一组规范。各个jvm实现都要遵循这个jmm规范。才能保证java代码在不同虚拟机顺利运行。因此，jmm 与处理器、缓存、并发、编译器有关。它解决了cpu 多级缓存、处理器优化、指令重排等导致的结果不可预期的问题。

2、为什么需要java内存模型

程序的运行结果依赖于处理器，而不同的处理器规则都不一样，不同处理器差异是很大的，所以同段代码在处理器a运行正常，搬到处理器b运行结果是不一样的，所以为了兼容这种差异，推出了java内存模型规范，jmm是一个规范标准，jmm保证了不同处理器的处理结果一致，同时也保证不同编译器、jvm等等的一致性。所以就保证了java语言“书写一次、到处运行”

3、java内存模型及操作规范

1.共享变量都是放在主内存中的

2.每个线程都有自己的工作内存，线程只可操作自己的工作内存

3.线程要操作共享变量，需要从主内存中读取到工作内存，改变值之后要从工作内存同步到主内存

4、java内存模型规定的原子操作

java内关于积累的名言存模型的同步交换协议，规定了8种原子操作

原子操作：不可被中断的一个或一系列操作

lock（锁定）：将主内存中的变量锁定，为一个线程所独占unlock（网名字大全解锁）：将lock加的锁解除，其他的线程有机会访问此变量read（读取）：作用于主内存变量，将主内存中的变量值读取到工作内存load（加载）：作用于工作内存，将read读取到的值保存到工作内存中的变量副本u（使用）表示时间很短的词语：作用于工作内存变量，将值传递给线程的代码执行引擎assign（赋值）：作用于工作内存变量，将执行引擎处理返回的值重新赋值给变量副本store（存储）：作用于工作内存变量，将变量副本的值传送到主内存中write（写入）：作用于主内存变量，将store传送过来的值写入到主内存的共享变量中

java内存模型的同步交互协议，执行上述8种原子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。即不允许加载或同步工作到一半。

不允许一个线程丢弃它最近的assign操作，即变量在工作内存中改变之后，必须将数据同步回主内存

不允许一个线程无原因地（无assign操作）将数据从工作内存同步到主内存中。

一个新的变量可能在主内存中诞生。

一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一条线程重复执行多次，多次lock之后必须要执行相同次数unlock操作，变量才会解锁

如果对一个对象进行lock操作，那么会清空工作内存变量中的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新警幻仙姑赋执行load或assign操作初始变量的值

如果一个对象事先没有被lock，就不允许对其进行unlock操作，也不允许去unlock一个被其他线程锁住的变量。

对一个变量执行unlock操作之前，必须将此变量同步回主内存中（执行store、write）

5、java内存模型同步协议

java内存模型的同步协议，操作规范 将一个变量从主内存复制到工作内存要顺序执行read、load操作；要将变量从工作内存同步回主内存要用store、write操作。只要求顺序执行，不一定是连续执行

图引用网上资料：

6、java内存模型的hb法则

并发编程有三个重要特效：原子行、可见性、有序性

原子性：原子性是指一个或者多个操作，要么全部执行且执行过程不会被其它操作打断，要么全部不执行。可见性：可见性是指共享变量对于多个线程都是可见的，也即一个线程修改了变量，其它线程马上就能知道有序性：有序性是指程序的执行顺序按照代码的先后顺便执行

在说jmm的happens-before(hb)法则之前，先说说并发编程的有序性。说到并发线程的有序性，还需要涉及到指令重排序

什么是指令重排?

假如我们写一个程序，我们会期待这些语句的实际执行顺便和代码的顺序是一致的，大部分情况是一致的，但实际上，编译器、jvm 或者 cpu 都有可能出于优化等目的，对执行的顺序进行调整，这人生感悟日志个就是指令重排序

重排序的好处：提高处理速度

代码顺序如图：

指令重排后，a=100; a= a+100会提到一起执行，效率提高

上面的例子，是可以提高执行效率，但是有时候指令重排是会导致问题的，如下代码例子，代码顺序是先初始化content，然后设置标识为true，线程b检测到为true之后，调用content的方法

如果指令重排后，这种情况就会出现没初始化完成，就直接调用conten的方法

所以，指令重排有好处也有坏处，一般可能是cpu、编译器或者是内存会进行指令重排，为了避免指令重排，保证并发编程的有序性，有时候需要使用synchronized等锁或者volatile等等方式避免

1.jmm规定了happens-before（先行发生）原则，来保证很多操作的有序性。

2.当我们代码操作不满足先行发生原则时，则需在编码时使用volatile、synchronized来保证有序性

jmm的hb法则

程序顺序规则：每个线程的每个操作都happens-before该线程中任意的后续操作监视器锁规则：一个锁的解除，happens-before于随后对这个锁的加锁volatile变量规则：对volatile域的写，happens-before于任意后续对这个volatile域的读线程启动规则：在某个线程对象上调用start()方法happens-before被启动线程中的任意动作线程终止规则：线程中所有操作都先行发生于对此线程的终止检测，如在线程t1中成功执行了t2.join()，则t2中的所有操作对t2可见线程中断规则：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对象终结规则：一个对象的初始化完成（构造函数执行结束）先行发生于它的finalize方法的开始传递性：如果a happens-before于b，且b happens-before 于c，那么a happens-before于c

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注www.887551.com的更多内容!