JVM-并发-Java 内存模型

 2019-12-10 11:32  阅读(820)
文章分类:Java Core

Java内存模型

    (1). 主内存与工作内存

      Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中.

      每类线程的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读操作,赋值操作等)都必须工作内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量.

      不同的线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量的传递均需要通过主内存来完成.

    (2)内存之间额操作

      主内存与工作内存交互,Java内存模型定义了8种操作来完成.

      a)lock(锁定):作用于主内存的变量,它把一个变量标识为一条线性独占的状态.

      b)ublock(解锁):作用于主内存的变量,它把一个处于锁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.

      c)read(读取):作用于主内存的变量,它把一个变量的值从主内存传输到线程的内存中,以便随后的load动作使用.

      d)load(载入):作用于内存的变量,它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中.

      e)use(使用):作用于工作内存中的变量,它把工作内存中的一个变量的值传递给执行引擎,每当虚拟机遇到一个需要使用变量的值的字节码指令时将会执行这个操作.

      f)assign(赋值):作用于工作内存中的变量,它把一个执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量,每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作.

      g)store(存储):作用于工作内存的变量,它把工作内存中一个变量的值传递到主内存中,以便随后的write操作使用.

      h)write(写入):作用于主内存的变量,它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入到主内存的变量中.

    (3)Java内存模型规定了在执行上述8种基本操作时必须满足如下规则:

      a) 不允许read和load,store和write操作之一单独出现,既不允许一个变量从主存读取了但是工作内存发起回写不接受的情况出现

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

      c) 不允许一个线程无原因(没有发生过任何assign操作)把数据从线程的工作内存同步会主内存

      d) 一个新的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的变量,换句话说就是 对一个变量实施use,store操作之前,必须执行过了assign和load操作

      e) 一个人变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作可以被同一条线程重复执行多次,多次执行lock后,只有执行相同德尔unlock操作,变量才会被解锁

      f) 如果一个变量执行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前,需要重新执行load或assign操作初始化变量的值

      g) 如果一个变量事先没有被lock操作锁定,那就不允许对它执行unlock操作,也不允许unlock一个被其他线程锁定的变量

      h) 对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步会煮主内存(执行store,write操作)

    (4)对于volatile型变量的特殊规则:
      a) 只能保证可见性

      b) 禁止指令重排序优化

    (5)对long和double型变量的特殊规则:

      a) Java内存模型规定:允许虚拟机将没有被volatile修饰的64位数据的读写操作划分为两次32位操作进行,及允许虚拟机实现选择可以不保证64位数据类型的load,store,read和write这4个操作的原子性。这就是long和double的非原子性协定

    (6)原子性、可见性与有序性

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

      可见性:指当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

      有序性: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

    (7)先行发生原则

      先行发生时Java内存模型中定义的两项操作之间的关系,如果说操作A先行发生于操作B,其实就是在发生操作B之前,操作A产生的影响能够被操作B观察到。“影响”包括修改了内存中共享变量的值,发送了消息,调用了方法等。

      程序次序规则:在一个线程内,按照程序代码顺序,书写在前面的操作先于发生在书写在后面的操作。准确的说,应该是控制流顺序而不是程序代码顺序,因为要考虑分支、循环等结构。

      管程锁定规则:一个unlock操作先行发生于后面对同一个锁的lock操作。

      volatile变量规则:对一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作,这里的“后面”是指时间上的先后顺序

      线程启动规则:Thread对象的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于此线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束。THread.Alive()的返回值等手段检到线程已经终止执行

      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发生

      对象终结规则:一个对象的初始化完成(构造函数执行结束)先行发生于它的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,那就得出操作A先行发生于操作C的结论

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