Java內(nèi)存模型（JMM）定義了多線程程序中的可見性和訂購保證； 1。發(fā)生的關(guān)系可確保通過程序順序，監(jiān)視鎖，揮發(fā)性變量，線程啟動/加入和傳遞性等規(guī)則確定時，其他線程可以看到寫作。 2。沒有同步，線程可能由于緩存或重新排序而看不到更新的值； 3。同步塊提供相互排除和可見性； 4。揮發(fā)性變量可確保直接內(nèi)存訪問并防止重新排序； 5。最終字段可以安全地出版不變的物體； 6。常見的誤解包括低估了同步在可見性方面的作用，并假設(shè)長/雙重的原子性而沒有揮發(fā)性；始終在寫入和讀取并發(fā)代碼之間建立鏈接，以確保正確性。

Java內(nèi)存模型（JMM）是Java平臺的關(guān)鍵但經(jīng)常被誤解的一部分。它定義了線程如何通過內(nèi)存交互，以及在多線程環(huán)境中提供的共享數(shù)據(jù)訪問提供的保證。了解JMM對于編寫正確的高性能并發(fā)代碼至關(guān)重要 - 尤其是在處理低級并發(fā)構(gòu)造或試圖推論跨線程操作的可見性和訂購時。

讓我們分解JMM及其主要保證。

什么是Java內(nèi)存模型？

Java內(nèi)存模型與堆或堆棧布局無關(guān) - 它是一個規(guī)范，描述了Java線程如何與內(nèi)存相互作用，尤其是在共享變量方面。它定義了一個條件，該條件保證了線程看到另一個線程編寫的值。

如果沒有JMM，現(xiàn)代硬件優(yōu)化（例如CPU緩存，排序執(zhí)行和編譯器的重新排序）可能會使多線程程序無法預(yù)測且不可攜帶。 JMM對這些潛在的復(fù)雜性提供了一致的抽象。

JMM以此為核心回答了兩個關(guān)鍵問題：

• 一個線程何時將一個線程寫入變量對另一個線程可見？
• 內(nèi)存操作以什么順序似乎跨線程執(zhí)行？

關(guān)鍵概念：發(fā)生 - 可見性和秩序

JMM用來提供保證的中心機制是發(fā)生在關(guān)系之前的情況。這不是時間保證，而是一部分訂購操作，可確保可見性并防止某些重新排序。

如果一個動作發(fā)生在另一個動作之前，則保證第一個動作在第二個動作之前可以看到并訂購。

以下是建立與關(guān)系之前發(fā)生的主要規(guī)則：

• 程序順序規(guī)則：每個線程都會發(fā)生在操作之間的關(guān)系之前，以其在代碼中顯示的順序。

   int a = 1; //以前發(fā)生
  int b = 2; // 這

• 監(jiān)視器鎖定規(guī)則：顯示器上的解鎖（例如，退出synchronized塊）發(fā)生在同一監(jiān)視器上的每個后續(xù)鎖之前。

  同步（鎖）{
      數(shù)據(jù)= 42; //在鎖下寫
  } //解鎖→在下一個鎖之前發(fā)生 - 發(fā)生

• 揮發(fā)性變量規(guī)則：將其寫入volatile變量發(fā)生 - 在隨后的每個讀取同一揮發(fā)性變量之前。

  揮發(fā)性布爾值準備= false;
  
  //線程1
  數(shù)據(jù)= 100;
  準備就緒= true; //揮發(fā)性寫作
  
  //線程2
  如果（準備就緒）{//揮發(fā)性閱讀
      system.out.println（data）; //保證看到100
  }

• 線程啟動規(guī)則：呼叫Thread.start()發(fā)生 - 在開始線程中的任何操作之前。

• 線程加入規(guī)則：在從該線程的join()方法返回之前，都會發(fā)生線程中的所有操作。

• 傳遞性：如果a發(fā)生在b之前，并且b發(fā)生在c之前，則在C之前發(fā)生。

這些規(guī)則使您可以在無明確同步的情況下每一步都在跨線程構(gòu)建可見性鏈。

問題：可見性無同步

考慮此示例：

 //共享變量
int data = 0;
布爾準備= false;

//線程1
數(shù)據(jù)= 1;
準備就緒= true;

//線程2
while（！準備）{}
system.out.println（data）;

您可能希望這打印1 。但是，如果沒有同步，就無法保證線程2將看到ready的更新值，或者當它這樣做時，它將看到更新的data 。

為什么？

• 編譯器或CPU可能會在螺紋1中重新排序書寫（在data = 1之前ready = true ）。
• 線程2可能會在寄存器中ready而永遠不會重新閱讀它。
• 即使ready成為true ，由于缺乏可見性， data仍然可能是0 。

這是JMM介入的地方 - 它說：除非您使用模型定義的同步機制，否則您無法獲得可見性保證。

同步如何提供保證

JMM為您提供了建立與關(guān)系之前發(fā)生的工具。以下是不同的結(jié)構(gòu)如何幫助：

1。 synchronized塊

使用synchronized確保：

• 相互排斥。
• 可見性：所有在釋放鎖之前都可以看到所有獲得相同鎖的線程。

同步（此）{
    數(shù)據(jù)= 1;
    準備就緒= true;
}
//解鎖→所有先前的書面都可以看到下一個同步塊

2。 volatile變量

聲明可變的volatile確保：

• 讀取和寫入直接來自主內(nèi)存（無局部緩存）。
• 沒有在揮發(fā)性訪問（通過內(nèi)存屏障）周圍重新排序操作。
• 寫在后續(xù)閱讀之前發(fā)生。

當您需要可見性而不是原子性時，請使用volatile （例如，標志）。

3。 final領(lǐng)域和安全出版物

JMM對final領(lǐng)域進行了特殊處理。如果正確構(gòu)造一個物體（即， this在施工過程中不會逃脫），則：

• 一旦線程看到對對象的引用，它還可以看到其final字段的正確初始化值。
• 這使得無需額外同步即可提供安全的出版物。

公共類不成熟的對象{
    最終int值；
    public immableableObject（int value）{
        this.value = value; //保證可見
    }
}

這就是為什么不變的對象在安全發(fā)布時默認情況下是線程安全的原因。

常見的誤解

• “同步僅用于原子能” →否。它也用于可見性和訂購。
• “ 64位寫入（長/雙）始終是原子化的” →只有在不volatile情況下。 JMM允許它們分開而不會volatile 。
• “本地變量不需要同步” →對于當?shù)厝藖碚f是正確的，但是如果他們引用共享的可變狀態(tài)，則數(shù)據(jù)仍然需要保護。

實用的要點

編寫正確的并發(fā)Java代碼：

• 在線程之間共享數(shù)據(jù)時，請務(wù)必使用適當?shù)耐健?/li>
• 在可能的情況下，優(yōu)于更高級別的并發(fā)實用程序（ java.util.concurrent ）而不是原始synchronized或volatile 。
• 使用volatile進行簡單的狀態(tài)標志。
• 使用final字段來簡化不變對象中的線程安全性。
• 了解，即使代碼在測試中“工作起作用”，也沒有同步=無可見性保證。

Java內(nèi)存模型不僅是學(xué)術(shù)性，而且是Java可靠并發(fā)的基礎(chǔ)。雖然您不需要記住每個規(guī)則，但要知道如何發(fā)生 - 在工作之前如何進行正確的理由，并避免僅在重負載或某些硬件上出現(xiàn)的微妙錯誤。

基本上：如果您要跨線程共享數(shù)據(jù)，請確保在寫入和讀取之間發(fā)生鏈接時發(fā)生了一個鏈接 - 否則，您是在運氣中編碼的。

以上是深入研究Java內(nèi)存模型及其保證的詳細內(nèi)容。更多信息請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！