一、什么是 JMM

JMM，全程是 Java Memory Model ，直譯就是 Java 內(nèi)存模型。根據(jù)這個(gè)名字，可以知道它是 Java 設(shè)計(jì)用來管理內(nèi)存的一個(gè)模型。

Java 中的內(nèi)存分為主內(nèi)存和本地內(nèi)存，線程之間的共享變量存儲在主內(nèi)存（Main Memory）中，每個(gè)線程都有一個(gè)私有的本地內(nèi)存（Local Memory），本地內(nèi)存中存儲了該線程以讀/寫共享變量的副本。下圖很清晰地闡述了這個(gè)關(guān)系 ：

因?yàn)?Java 通過共享內(nèi)存作為線程間的通信機(jī)制，因此 JMM 和線程通信息息相關(guān)，可以說 JMM 控制線程的通信，具體來說 JMM 控制一個(gè)線程對共享變量的寫入何時(shí)對另一個(gè)線程可見 。

二、 JMM 基礎(chǔ)

本節(jié)介紹了解 JMM 需要的一些前置知識， 即和 JMM 有關(guān)的一些概念

2.1 Java 線程通信機(jī)制

線程通信機(jī)制一共有兩種（共享內(nèi)存 和 消息傳遞）， Java 使用 共享內(nèi)存模型 作為線程同步機(jī)制

2.2 同步

同步是指程序如何控制不同線程操作發(fā)生的相對順序，在多線程并發(fā)情況下，同步是保證多線程下安全問題的非常重要的操作。

2.3 堆內(nèi)存

Java 內(nèi)存有棧內(nèi)存、堆內(nèi)存 和 方法區(qū) 。 堆內(nèi)存中含有線程共享的 實(shí)例、靜態(tài)變量 和 數(shù)組元素等 ，也就是說堆內(nèi)存是線程共享區(qū) 。

2.4 指令重排

正常情況，按照我們的理解，我們寫一段程序在處理器中就是按照我們寫的順序執(zhí)行的 。

但是實(shí)際上，在我們看不到的地方，處理器為了提高執(zhí)行效率，優(yōu)化性能，會對指令進(jìn)行重排 。

以下面的程序?yàn)槔?，解釋指令重排?/p>

int a = 1;  // ....  語句1
int b = 2; // ..... 語句 2

正常情況下， 語句 1 優(yōu)先于 語句 2 執(zhí)行 。

但是，處理器實(shí)際在執(zhí)行時(shí)，會根據(jù)情況進(jìn)行處理，可能會出現(xiàn) 語句2 優(yōu)先與 語句1 執(zhí)行的情況。

但是因?yàn)閷Τ绦虻膱?zhí)行結(jié)果沒有影響， 所以，我們程序員不知道發(fā)生了指令重排 。

在單線程情況下，指令重排不影響程序運(yùn)行的結(jié)果。但是多線程情況下，可能會造成影響。

因此， JMM 通過插入 內(nèi)存屏障 禁止特定類型的處理器重排序來保證多線程并發(fā)下的程序執(zhí)行安全 。

2.5 順序一致性模型

順序一致性模型，是 JMM 為保證多線程下的安全而提出的，正確同步的程序應(yīng)該具有順序一致性，其具有如下特點(diǎn)：

按照程序順序執(zhí)行，不能重排序操作原子執(zhí)行，對所有線程可見 2.6 同步程序

同步程序并不是完全按照順序一致性執(zhí)行，其在臨界區(qū)內(nèi)可以進(jìn)行重排序，這樣的設(shè)計(jì)給了處理器足夠的優(yōu)化空間，同時(shí)也沒有改變程序的執(zhí)行結(jié)果 。

三、volatile 關(guān)鍵字

3.1 volatile 做什么

volatile 相當(dāng)于同一個(gè)鎖對對該變量的讀寫操作進(jìn)行了同步，用 volatile 修飾的變量總是能被同步到共享內(nèi)存中，避免了因?yàn)楸镜貎?nèi)存的存在導(dǎo)致的線程不安全問題 。volatile 具有如下兩個(gè)特性：

• 可見性：一個(gè)線程的讀，總是能看到另一個(gè)線程的寫
• 原子性： 對單個(gè)變量的讀寫具有原子性， 但是對復(fù)合操作不具有原子性

3.2 volatile 原理

3.2.1 規(guī)則

• 當(dāng)?shù)诙€(gè)操作是volatile寫時(shí)，不管第一個(gè)操作是什么，都不能重排序
• 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)操作是volatile讀時(shí)，不管第二個(gè)操作是什么，都不能重排序
• 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)操作是volatile寫，第二個(gè)操作是volatile讀時(shí)，不能重排序

3.2.2 實(shí)現(xiàn)

生成字節(jié)碼時(shí)，會在指令序列中插入內(nèi)存屏障來禁止特定類型的處理器重排序

四、鎖的內(nèi)存語義

• 鎖釋放與volatile寫有相同的內(nèi)存語義
• 鎖獲取與volatile讀有相同的內(nèi)存語義

4.1 AQS Java同步器框架

AQS使用一個(gè)整型的volatile變量來維護(hù)同步狀態(tài)， 實(shí)現(xiàn) ReentrantLock

4.2 concurrent包

concurrent 包依賴于 CAS 和 volatile 實(shí)現(xiàn)

• 聲明共享變量為volatile
• 使用CAS的原子條件更新來實(shí)現(xiàn)線程之間的同步
• 配合以 volatile 的讀/寫和 CAS 所具有的 volatile 讀和寫的內(nèi)存語義來實(shí)現(xiàn)線程之間的通信

到此這篇關(guān)于淺談一下Java中的內(nèi)存模型JMM的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)存模型JMM內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論