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java内存模型-基础理论

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1. 相关定义

① java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中

② 每条线程还有自己的工作内存,线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在工作内存中进行,而不能直接写主内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量

③ 不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程变量值的传递均需要通过住内存来完成,线程、主内存、工作内存三者交关系图如下:

 

2. 内存交互操作

lock (锁定): 作用于主内存,把一个变量标识为一个线程独占的状态

unlock(解锁): 作用于主内存,把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定

read(读取): 主内存传输到线程的工作线程内存中,以便诉后的laod 动作使用

load(载入): 作用不工作内存,把read 操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量的副本中

use(使用): 作用于工作内存,把工作内存中一个变量值传递给执行引擎

assign(赋值): 作用于工作内存,把一个从执行引擎接收到底额值赋值给工作内存的变量

store(存储): 作用于工作内存,把工作内存中的一个变量的值传送到主内存,以便随后的write 使用

write(写入):作用于主内存,他把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存中

 

3, JAVA 内存模型规定的8 种操作

1)不允许read和load、store 和write 操作之一单独出现

2)不允许一个线程丢弃他的最近的assign 操作,即变量在工作内存中改变了之后必须把变化同步到主内存

3)不允许一个线程无原因(没有发生过任何assign)把数据从线程的工作内存同步到主内存中

4)一个变量只能在主内存中”诞生“ 不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load、assign)的变量

5)一个变零在同一时刻只允许一条线程对其进行lock 操作,但lock 操作可以被同一个线程重复执行多次,多次执行lock 后,必须执行相同次数的unlock 操作变量才能解锁

6)如果对一个变量执行lock 操作,那将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量钱,需要从新执行laod 和assign 操作初始化变量的值

7)如果一个变量实现没有被lock 操作锁定,那就不允许对他执行unlock 操作,也不允许去unlock 一个被其他线程锁定住的变量

8)对一个变量执行unlock 操作之前,必须先把此变量同步回主内存中。

 

volatile

错误观点:volatile 变量是多所有线程立即可见的,对valitile 变量所有的写操作都能立刻反应到其他线程之中,换句话说volatile 在各个线程中是一致的所以基于volatile 变量的运算在并发下是安全的。❎

正确观点(语义):

1).只能保证可见性,并不能保证原子性

2).禁止指令重排序

在不符合以下两条规则的运算场景中,仍然需要通过加锁来保证原子性

1)运算结果并不依赖变量的当前值,或者能够确保只有单一的线程你玩过修改变量的值

2)变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束

 

原子性:由java 内存模型来直接保证原子性变量操作包括read, load,assign,use,store,write

可见性:一个线程修改了共享变量的值,其他线程能够立即得知这个修改。(除了volatile, synchronized 和final 也能保证可见性)

有序性:总结,如果在本线程内观察,所有的操作都是有序的,如果在一个线程中观察另一个线程,所有的操作都是无序的;前半句是指”线程内表现为串行语义“, 后半句是指”指令重排“ 和”工作内幕才能与主内存的延迟现象“

 

先行发生原则(happens-befor)

功能:判断数据是否存在竞争,线程是否安全

先行发生是java 内存模型中定义的两项操作之间的额偏序关系,如果说操作A先行发生于操作B,其实就是说发生操作B之前,操作A产生的一个像能被操作B 观察到,”影响“包括修改了内存中共享变量的值、发送消息、调用了方法等。

 

java 中一些”天然的“ 发生关系,这些先行发生关系无需任何同步器协助就已经存在,在编码中直接使用

程序次序规则:在一个线程内 按照程序代码顺序,书写在前面的操作行为发生于书写在后面的操作(更准确点应为控制流顺序)

管程锁定规则:一个unlock 操作先行发生于后面对同一个锁lock 操作

volatile变量规则:对一个volatile 变量的写操作先行发生于后边对这个变量的读操作

线程启动规则:Thread 的对象start() 方法先行发生于此线程的每一个动作

线程终止规则:线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测,我们可以通过Thread.join() 方法结束、Tread.isAlive)()的返回值等手段检测到线程已经终止

线程中断规则:对线程interrupt() 方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生,可以通过Thread.interrupted()方法检测到是否有中断

对象终结规则:一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生于他的finalize() 方法的开始

传递性:如果操作A 先行发生于操作B ,操作B 先行发生于操作C ,那就可以得出操作A先行发生于操作C的结论

 

 

 

说明: 理论部分摘自《深入理解java 虚拟机》,感谢!

 

 

 

 

 

 

 

 


转载:https://blog.csdn.net/qq_33363618/article/details/102145369
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