JMM

110 阅读4分钟

1 什么是JMM

Java内存模型(java Memory Model),屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java再各种平台下都能达到一致的内存访问效果。 学术上,仅是抽象的概念并不真实存在,仅仅描述一组约定或规范,通过此规范定义了程序中(尤其是多线程)各个变量的读写访问并决定一个线程对共享变量的写入何时以及如何变成对另一个线程可见, 关键技术点都是围绕线程的 原子性,可见性和有序性 展开的。

2 JMM三大特性

2.1 可见性

image.png 当一个线程修改了某一个共享变量的值,其他线程是否能够立即知道该变更,JMM规定了所有的变量都存储在主内存中。 读取主内存中变量到线程中,在线程中修改后,同步到主内存中。 系统主内存共享变量数据修改被写入的时机是不确定的,多线程并发下很可能出现“脏读”,所以每个线程都有自己的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在线程自己的工作内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

2.2 原子性

2.3 有序性

image.png JVM能根据处理器特性(CPU多级缓存系统、多核处理器等)适当的对机器指令进行重排序,使得机器指令能更符合CPU的执行特性,最大限度的发挥机器性能。 但是指令重排可以保证串行语义一直,但没有义务保证多线程的语义也一致(即可能出现“脏读”),简单讲,两行以上不相干的代码在执行的时候有可能先执行的不是第一条,不见得是从上到下顺序执行,执行顺序被优化。 单线程环境里面的确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果一致。 处理器在进行重排序时必须考虑指令之间的数据依赖性。 多线程环境中线程交替执行,由于编译器的优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的,结果是无法预测。

3 多线程对变量的读写过程

我们定义的所有共享变量都储存在物理主内存中; 每个线程都有自己独立的工作内存,里面保存该线程使用到的变量的副本(主内存中该变量的一份拷贝); 线程对共享变量所有的操作都必须现在线程自己的工作内存中进行后,再写回主内存,不能在主内存中进行读写(不能越级); 不同线程之间也无法直接访问其他线程的工作内存中的变量。线程间变量值的传递需要通过主内存进行()统计不能相互访问

4 多线程先行发生原则之happen-before

重点 在JMM中,如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见或者代码重排序,那么这两个操作之间必须存在happen-before(线性发生)原则。 如果一个操作happen-before另一个操作,那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见,而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。

两个操作之间存在happen-before关系,并不意味着一定要按照happen-before原则制定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果按照happen-before关系来执行的结果一致,那么这种重排序并不违法。 例:1+2+3=3+2+1;