java之内存模型

<meta charset="utf-8">

在 CPU 和主存之间增加缓存,在多线程场景下就可能存在缓存一致性问题,也就是说,在多核 CPU 中,每个核的自己的缓存中,关于同一个数据的缓存内容可能不一致。

除了这种情况,还有一种硬件问题也比较重要。那就是为了使处理器内部的运算单元能够被充分利用,处理器可能会对输入代码进行乱序执行处理。这就是处理器优化。

除了现在很多流行的处理器会对代码进行优化乱序处理,很多编程语言的编译器也会有类似的优化,比如 Java 虚拟机的即时编译器(JIT)也会做指令重排。

原子性问题:

是指在一个操作中,CPU 不可以在中途暂停然后再调度,即不被中断操作,要不执行完成,要不就不执行。

可见性问题:

是指当多个线程访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看得到修改的值。

有序性问题:

程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

有没有发现,缓存一致性问题其实就是可见性问题。而处理器优化是可以导致原子性问题的。指令重排即会导致有序性问题。

Java 内存模型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。

线程的工作内存中保存了该线程中用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存。


lip_image001.png

《深入理解Java虚拟机》中认为:如果一定要勉强对应起来的话,从变量、主内存、工作内存的定义来看,主内存主要对应于 Java 堆中的对象实例数据部分。而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

原子性

在 Java 中,为了保证原子性,提供了两个高级的字节码指令 Monitorenter 和 Monitorexit。

在 Synchronized 的实现原理文章中,介绍过,这两个字节码,在 Java 中对应的关键字就是 Synchronized。

因此,在 Java 中可以使用 Synchronized 来保证方法和代码块内的操作是原子性的。

可见性

Java 内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量值的这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现的。

Java 中的 Volatile 关键字提供了一个功能,那就是被其修饰的变量在被修改后可以立即同步到主内存。

被其修饰的变量在每次使用之前都从主内存刷新。因此,可以使用 Volatile 来保证多线程操作时变量的可见性。

除了 Volatile,Java 中的 Synchronized 和 Final 两个关键字也可以实现可见性。只不过实现方式不同,这里不再展开了。

有序性

在 Java 中,可以使用 Synchronized 和 Volatile 来保证多线程之间操作的有序性。

实现方式有所区别:Volatile 关键字会禁止指令重排。Synchronized 关键字保证同一时刻只允许一条线程操作。

好了,这里简单的介绍完了 Java 并发编程中解决原子性、可见性以及有序性可以使用的关键字。

读者可能发现了,好像 Synchronized 关键字是万能的,它可以同时满足以上三种特性,这也是很多人滥用 Synchronized 的原因。

但是 Synchronized 是比较影响性能的,虽然编译器提供了很多锁优化技术,但是也不建议过度使用。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 219,110评论 6 508
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,443评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 165,474评论 0 356
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,881评论 1 295
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,902评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,698评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,418评论 3 419
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,332评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,796评论 1 316
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,968评论 3 337
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,110评论 1 351
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,792评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,455评论 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,003评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,130评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,348评论 3 373
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,047评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容