Java内存模型的深层理论

本文部分内容选自<<深入理解Java虚拟机>> 以及 CrazyDailyQuestion的ArtarisCN

Java 内存模型 , 即 Java Memory Model,JMM 来屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java 在各种平台都达到一致的访问效果.Java 内存模型规范了 JVM 如何 禁用缓存 和 编译优化 的方法.

Java 规定所有的变量都存储在主内存(Main Memory)中
每条线程Working Memory 保存了该Thread使用的变量的Main Memory副本copy
- Thread间变量值通过 Main Memory 传递
- Thread对变量操作(赋值,读取)只能在 Working Memory 进行, Main Memory 不可读
- ThreadA 无法直接访问 ThreadB Working Memory 变量,同理ThreadB也是如此

下面我就用图文并茂的方式给大家展示一下: Thread,Main Memory和Working Memory的交互关系

那么,变量是如何通过Main Memory copy给 Working Memory,如何从 Work Memory sync 到 Main Memory的呢?

jvm实现必须保证每一种操作都是原子的,不可细分的(double 和 long比较特殊)

Java 提出了 8种操作类型

变量作用域: Main Memory

方法	作用
lock(🔒)	把Thread 设置线程独有 Tag
unlock(🔓)	释放变量,给其他Thread使用
read(读取)	变量从Main Memory传输到Thread 的 Working Memory途径

变量作用域: Working Memory

方法	作用
load(载入)	变量值放到Working Memory 的变量副本中
use(使用)	Working Memory的变量值传给执行引擎,JVM收到需要执行的变量的字节码指令时候,会执行这个操作
assign(赋值)	他把一个从执行引擎接收的值赋给Working Memory 的变量,JVM收到需要执行的变量的字节码指令时候,会执行这个操作
store(存储)	把变量值传给 Main Memory

变量作用域: Main Memory

方法	作用
write(写入)	Working Memory的变量放到Main Memory中

操作规则:

太官方,主要是为了解决Java并发安全,Android用的不太多,只想理清流程,不想看细节~

没有被volatile位数据可以分割为两个32位进行操作,volatile和syhnronized功能类似,解决多Thread竞争问题

操作规则:

保证变量对多有Thread的可见性
- 变量值被修改,Thread能立即感知这个值
- 在切换线程时候,变量可能被重定义,却来不及更新建议用 volatile,但是 volatile 并不能完美解决线程安全问题,只能做变量提前预判,此时得采用acomic或者syhnronized等其他方式

long 和 double 具有非原子性,不需要用考虑使用volatile修饰

原子性: 除了 long 和 double以外的基本数据类型都具有原子性
可见性: 当一个线程修改了这个值,其他线程能够立即感知,即 Main Memory 传递的方式具有可见性
- volatile 能保证新值能立即同步到 Main Memory,以及每次使用从 Main Memory 立即 refresh.
- final 字段在constrctor方法 init 后,constrctor 没有把 "this" 引用传递出去(this 逃逸非常危险),那么在其他线程中就能看见 final 字段的值
- synchronized 变量在同步代码块,unlock之后,必须回到 Main Memory,执行完write操作
有序性:
- 本线程中所有操作都是有序的(Whithin-thread As-if-Serial Semantics)
- ThreadA watch ThreadB 都是无序的(指令重排,Main Memory与Working Memory 同步延迟)
  - volatile 禁止指令重排
  - synchronized 一个变量一个时刻只允许一条线程进行lock

Thread.intercupt()方法检测到是否中断发生

Happens-Before 具有传递性，如果 A Happens-Before B，B Happens-Before C,则 A Happens-Before C

对象 init happen-before finalize()