Javaメモリモデル（JMM）は、スレッドがメモリとどのように相互作用するか、スレッド全體の可視性、順序付け、および原子性を支配する方法を定義します。 2。適切な同期がなければ、1つのスレッドは、キャッシュまたは命令の並べ替えにより、別のスレッドが変更されない場(chǎng)合があります。 3.前に行われることにより、プログラムの順序、ロック、揮発性変數(shù)、スレッド開(kāi)始/結(jié)合を介して確立された可視性と順序が保証されます。 4.可変揮発性の宣言により、可視性が確保され、並べ替えが防止され、旗に適していますが、原子化合物動(dòng)作は適していません。 5。増分のような原子操作には、人種條件を防ぐために、AtomicInteger、同期ブロック、またはロックが必要です。 6.同期されたブロックは、相互の除外と実現(xiàn)前の保証を提供し、共有データの安全な公開(kāi)を確保します。 7.適切に構(gòu)築された不変のオブジェクトの最終フィールドは、追加の同期なしに他のスレッドに表示されることが保証されています。 8。ベストプラクティスには、揮発性の単純なフラグの使用、Java.util.concurrentユーティリティの活用、不変性の好み、直感的な注文への依存の回避が含まれます。 9.単一スレッド実行では人種條件が表示されない可能性があるため、実際のマルチスレッド條件下で常に同時(shí)コードをテストします。 10。JMMを理解することで、偶然ではなく設(shè)計(jì)上、正しい予測(cè)可能な同時(shí)プログラムを書(shū)くことができます。

特に同時(shí)または高性能アプリケーションでJavaを使用する場(chǎng)合、 Javaメモリモデル（JMM）を理解することが重要です。スレッドがメモリを介してどのように相互作用し、マルチスレッドコードでどのような動(dòng)作が合法かを定義します。 Javaはガベージコレクションを介してメモリ管理の多くを抽象化しますが、JMMはスレッド全體のメモリ操作の可視性、順序、および原子性を支配します。また、それを間違えると、人種條件、古いデータ、無(wú)限のループなどの微妙で非難する問(wèn)題につながる可能性があります。

Javaメモリモデルを?qū)g際の用語(yǔ)で分解しましょう。

Javaメモリモデルとは何ですか？

Javaメモリモデルは、Javaアプリケーションでスレッドがメモリと相互作用する方法を説明するJava言語(yǔ)仕様（JLS）內(nèi)の仕様です。メモリがどのようにレイアウトされるか（ヒープやスタックなど）を決定することはありませんが、 1つのスレッドによって作成された変數(shù)の変更が他のスレッドに表示される必要がある場(chǎng)合のルールを定義します。

重要なアイデア：適切な同期がなければ、1つのスレッドが別のスレッドによって作成された更新が表示されない場(chǎng)合があります。

これは次のとおりです。

• 各スレッドは、CPUレジスタまたはローカルキャッシュの変數(shù)をキャッシュする場(chǎng)合があります。
• コンパイラとプロセッサは、最適化のための手順を並べ替えることができます（単一の読み取りセマンティクスが保存されている限り）。
• JMMは、これらの動(dòng)作の境界を設(shè)定して、パフォーマンスと予測(cè)可能な並行性の両方を可能にします。

問(wèn)題：可視性と並べ替え

このシナリオを想像してみてください：

 //共有変數(shù)
int value = 0;
boolean ready = false;

//スレッド1
値= 42;
Ready = true;

//スレッド2
while（！ready）{
    //スピン
}
System.out.println（value）; //何が印刷されますか？

これが42印刷することを期待するかもしれません。しかし、同期がなければ、JMMは次のことを許可します。

• スレッド2はループを終了しないようにします（キャッシュのreadyができているため）。
• ready == trueを表示するにはスレッド2がvalue == 0 （書(shū)き込みが並べ替えられているかフラッシュされていない場(chǎng)合）。
• value = 42およびready = true 1でtrue。

これは、 JMMが介入する場(chǎng)所です。

前に起こる：コア保証

今後の関係は、JMMの礎(chǔ)石です。あるアクションが別のアクションの前に発生した場(chǎng)合、最初のアクションが表示され、2番目のアクションが前に順序付けられます。

事前に起こることを確立するいくつかの重要な方法：

• プログラム順序ルール：各スレッドには、コードに表示される順序でアクション間の関係があります。
• モニターロックルール：モニターのロック解除は、同じモニターの後続のすべてのロックの前に発生します。
• 揮発性変數(shù)ルール：揮発性変數(shù)への書(shū)き込みは、同じ揮発性変數(shù)の後続のすべての読み取りの前に発生します。
• スレッド開(kāi)始ルール： thread.start()を呼び出し、開(kāi)始スレッドのアクションの前に発生します。
• スレッド結(jié)合ルール：スレッド內(nèi)のすべてのアクションは、そのスレッドのjoin()からの返される前に起こります。

私たちの例に戻る - 私たちが揮発性readyなら：

揮発性ブールレディ= false;

今：

• valueへの書(shū)き込みは、 ready （プログラムの順序）に書(shū)き込みの前に発生します。
• Ready To readyへの書(shū)き込みは、スレッド2（揮発性ルール）でreadyの読み取りの前に発生します。
• したがって、スレッド2のvalueの読み取りでは、スレッド1からの書(shū)き込みが表示されます。

結(jié)果：印刷することが保証されてい42 。

揮発性：単なる「キャッシュなし」以上のもの

多くの開(kāi)発者は、 volatileキャッシュを防ぐだけであると考えていますが、2つのことをします。

1. 可視性を保証します：書(shū)き込みはすぐにメインメモリに洗い流され、読み取りはメインメモリからのものです。
2. 並べ替えを防ぎます：JVMとCPUは、揮発性のアクセスを中心に読み取り/書(shū)き込みを並べ替えません。

具體的には：

• 揮発性変數(shù)の読み取りは、以前の読み取り/書(shū)き込みを並べ替えることはできません。
• 揮発性変數(shù)の書(shū)き込みは、後続の読み取り/書(shū)き込みで並べ替えることはできません。

これにより、 volatile旗や狀態(tài)インジケーターに便利になりますが、 countのような複合操作には十分ではありません。

原子性と人種條件

JMMは、どの操作がアトミックであるかを定義します。

アトミック保証：

• intおよびreferenceタイプを読み取り/書(shū)き込みます。
• volatile long volatile doubleを読み取り/書(shū)き込みます（特別に扱われているため）。

アトミックではありません：

• 定期的なlong /書(shū)き込み/ double （2つの32ビット操作に分割できますが、ほとんどの最新のJVMでは、効果的にアトミックです）。
• iのような複合作用（read-modify-write）、 int 。

したがって、変數(shù)が表示されていても、人種條件を持つことができます。

揮発性INTカウンター= 0;

//複數(shù)のスレッドで：
カウンター; //アトミックではありません！同期が必要です。

そのような場(chǎng)合には、 AtomicInteger 、 synchronized 、またはlockを使用します。

同期とJMM

synchronizedブロックは、相互排除以上のものを行います。

スレッドがsynchronizedブロックを終了するとき：

• すべてが、モニターのリリース前に、次のスレッドが取得する前に発生する前に書(shū)いています。

例：

オブジェクトロック= new object（）;
int data = 0;
boolean ready = false;

//スレッド1
同期（ロック）{
    データ= 42;
    Ready = true;
}

//スレッド2
同期（ロック）{
    if（ready）{
        System.out.println（data）; // 42を表示することが保証されています
    }
}

volatileがなくても、同期されたブロックは、視界を確保し、視認(rèn)性を確保します。

最終フィールドとJMM

JMMのしばしば見(jiàn)過(guò)ごされている部分の1つは、 finalフィールドをどのように扱うかです。

キーポイント：適切に構(gòu)築された最終フィールドは、同期なしで常に他のスレッドに表示されます。

例：

パブリッククラスImmutableObject {
    最終的なint値。
    最終文字列名;

    public ImmutableObject（int value、string name）{
        this.value = value;
        this.name = name;
    }
}

スレッドがImmutableObjectのインスタンス（たとえば、適切に構(gòu)築されたリストまたは靜的フィールドを介して）を安全に公開(kāi)している場(chǎng)合、他のスレッドには、同期なしでオブジェクトが共有されていても、 valueとnameの正しい値が表示されます。

しかし、これは次の場(chǎng)合にのみ機(jī)能します。

• オブジェクトへの參照は、建設(shè)中に逃げません。
• オブジェクトは事実上不変または真に不変です。

実用的な持ち帰り

正しい同時(shí)Javaコードを書(shū)くには：

• 単純なフラグまたはステータス変數(shù)には揮発性を使用します。
• 複合操作には、同期、 ReentrantLock 、またはAtomicクラスを使用します。
• 可能であれば不変のオブジェクトを好む - それらはデザインによってスレッドセーフです。
• ローカル変數(shù)はスレッドセーフ（各スレッドには獨(dú)自のスタックがあります）であることを理解してください。しかし、共有オブジェクトはそうではありません。
• 「直感的な」注文に頼ることは避けてください。

最終メモ：獨(dú)自の同期を転がさないでください

JMMは複雑であり、低レベルのメモリセマンティクスは誤解しやすいです。ほとんどの場(chǎng)合：

• java.util.concurrentの高レベルの並行性ユーティリティを使用： ConcurrentHashMap 、 AtomicInteger 、 BlockingQueueなど。
• 不変性と無(wú)國(guó)籍のデザイン。
• 実際の同時(shí)性の下でテスト - レース條件は、単一スレッドテストでは表示されないことがよくあります。

JMMを理解することはバグを排除しませんが、幸運(yùn)ではなく、デザインで正しいコードを書(shū)くのに役立ちます。

基本的に、Javaの同時(shí)性を強(qiáng)力で危険なものにするのは目に見(jiàn)えない基盤(pán)です。

以上がJavaメモリモデルに深く潛りますの詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國(guó)語(yǔ) Web サイトの他の関連記事を參照してください。