浅聊一下java内存模型JMM

155 阅读5分钟

开启掘金成长之旅!这是我参与「掘金日新计划 · 2 月更文挑战」的第 28 天,点击查看活动详情

每日英语:

If you don't confront your fears,you are always going to be afraid.

如果你不去面对你的恐惧,你就会一直害怕。 -《坠落》

Java作为一种广泛使用的编程语言,其在并发编程方面的表现一直备受关注。为了确保Java程序在多线程并发访问共享变量时的正确性和一致性,Java引入了Java内存模型(Java Memory Model,JMM)。

JMM定义

JMM定义了Java程序中多线程并发访问共享变量的行为规范,它确保了程序在多线程环境下的正确性和一致性。JMM的主要特点是:线程之间的通信必须通过主存(共享内存)来完成,而每个线程都有自己的本地内存(工作内存)。在主存和本地内存之间,JMM定义了一些操作(如lock、unlock、read、write等),确保了线程之间的同步和协作。JMM还规定了各种类型的内存操作(如volatile、synchronized等)的语义和实现细节,以确保程序的正确性。

在Java程序中,多线程共享的变量通常存储在主存中,每个线程都有自己的本地内存,本地内存中存储了线程需要访问的主存中的变量副本。当一个线程需要访问主存中的变量时,它会将变量从主存复制到本地内存中,然后对本地内存中的变量进行操作。当操作完成后,线程将变量的最新值写回到主存中。

JMM定义了一些规则来确保多线程并发访问共享变量时的正确性和一致性。例如,JMM规定了volatile变量的语义:对一个volatile变量的写操作会立即刷新到主存中,而对一个volatile变量的读操作会从主存中读取最新的值。这样可以确保所有线程看到的volatile变量的值都是相同的。

JMM还规定了synchronized关键字的语义:当一个线程获取了一个对象的锁时,它可以访问其他线程没有获得锁的所有变量,并且它对这些变量的修改会立即刷新到主存中。这样可以确保多个线程对共享变量的访问是同步的,避免了竞态条件和数据不一致的问题。

JMM的实现和优化是JVM的一个重要组成部分,不同的JVM实现可能会有不同的实现方式和性能特点。开发人员在编写并发程序时,需要遵守JMM的规范,以保证程序的正确性和可靠性。同时,也需要了解JMM的实现和优化原理,以优化程序的性能和效率。

总之,Java内存模型(JMM)定义了Java程序中多线程并发访问共享变量的行为规范,确保程序在多线程环境下的正确性和一致性。JMM规定了多个线程之间如何共享数据以及如何保证数据的可见性、有序性和原子性。了解和遵守JMM规范是编写高效、可靠的并发程序的关键。

JMM的特点

JMM的一个重要特点是主存和本地内存之间的同步机制。在多线程并发访问共享变量时,每个线程都有自己的本地内存,需要通过同步机制来保证与主存之间的数据一致性。这里的同步机制包括锁定机制、volatile变量、synchronized关键字等。

其中,锁定机制是最基本的同步机制。Java中的锁定机制包括synchronized关键字、ReentrantLock等。synchronized关键字是Java中最常用的同步机制之一,它可以用来同步方法或代码块,保证在同一时刻只有一个线程能够访问共享资源。当一个线程获得了一个对象的锁时,它可以访问其他线程没有获得锁的所有变量,并且它对这些变量的修改会立即刷新到主存中。这样可以确保多个线程对共享变量的访问是同步的,避免了竞态条件和数据不一致的问题。

另外,Java中的volatile变量也是JMM中的重要机制。对一个volatile变量的写操作会立即刷新到主存中,而对一个volatile变量的读操作会从主存中读取最新的值。这样可以确保所有线程看到的volatile变量的值都是相同的,从而保证数据的可见性和一致性。

除了锁定机制和volatile变量,Java中还有一些其他的同步机制,例如ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等,它们可以根据具体的场景选择使用。开发人员需要根据实际需求选择合适的同步机制,避免出现死锁等问题,保证程序的正确性和可靠性。

总之,Java内存模型是Java并发编程的核心概念之一。开发人员需要了解JMM的规范和实现原理,遵守JMM规范,使用正确的同步机制来确保多线程并发访问共享变量的正确性和一致性。同时,也需要对不同的同步机制进行分析和选择,以达到最佳的性能和效率。