Java内存模型以及Volatile、Synchronize关键字的疑问

 2019-12-10 11:32  阅读(813)
文章分类:Java Core

1、众所周知,java的内存模型是一个主内存,每个线程都有一个工作内存空间,那么主内存同步到工作内存是什么时候发生的呢?工作内存同步会主内存又是什么时候发生的呢?

  在cpu进行线程切换时就会发生这些同步吗?那如果是多核cpu呢,多个核心间没有线程切换,那么内存同步是在什么时候发生的呢?

  多个cpu核心共享同一片内存区域,但是cpu的缓存并不是共享的,jvm是个虚拟的计算机,把底层抽象化到jvm内部了,那么jvm内部的内存同步是在什么时候进行的呢?

2、volatile关键的作用究竟是什么?

  已知:1、保证每次对volatile关键字修饰的变量做出的修改,都立即同步到主内存区域中,但是若此时已有其他线程从主内存区域中获取过值并放到自己的工作内存中,这个同步回去的值是不能直接反应到已经获取过这个值的线程中的。

  2、当线程访问某一个对象时候值的时候,首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值,然后把堆内存变量的具体值load到线程本地内存中,建立一个变量副本,之后线程不再和对象在堆内存变量值有任何关系,而是直接修改副本变量的值,在修改完之后的某一个时刻(线程退出之前),自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。

这个某个时刻在使用volatile修饰的变量上,是立即,其他的不确定,应该是在线程切换时。

  3、书上写的是确保这个变量在初始化成一个实例时,多个线程正确的处理这个变量。实例是这样的:

  假设线程一执行到instance = new SingletonKerriganD()这句,这里看起来是一句话,但实际上它并不是一个原子操作(原子操作的意思就是这条语句要么就被执行完,要么就没有被执行过,不能出现执行了一半这种情形)。事实上高级语言里面非原子操作有很多,我们只要看看这句话被编译后在JVM执行的对应汇编代码就发现,这句话被编译成8条汇编指令,大致做了3件事情: 1.给Kerrigan的实例分配内存。 2.初始化Kerrigan的构造器 3.将instance对象指向分配的内存空间(注意到这步instance就非null了)。

*  *但是,由于Java编译器允许处理器乱序执行(out-of-order),以及JDK1.5之前JMM(Java Memory Medel)中Cache、寄存器到主内存回写顺序的规定,上面的第二点和第三点的顺序是无法保证的,也就是说,执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2,如果是后者,并且在3执行完毕、2未执行之前,被切换到线程二上,这时候instance因为已经在线程一内执行过了第三点,instance已经是非空了,所以线程二直接拿走instance,然后使用,然后顺理成章地报错,而且这种难以跟踪难以重现的错误估计调试上一星期都未必能找得出来,真是一茶几的杯具啊。

  这里的描述看起来就是在切换线程是主内存与线程内存进行的同步,也就是说volatile还有个作用是防止new了一半被更新到主内存。以及每次使用前都去主内存更新。

3、synchronize关键字知道了

  在线程进入synchronized块之前,会把工作存内存中的所有内容映射到主内存上,然后把工作内存清空再从主存储器上拷贝最新的值。而 在线程退出synchronized块时,同样会把工作内存中的值映射到主内存,但此时并不会清空工作内存。这样一来就可以强制其按照上面的顺序运行,以 保证线程在执行完代码块后,工作内存中的值和主内存中的值是一致的,保证了数据的一致性!

所以由synchronized修饰的set与get方法都是相当于直接对主内存进行操作,不会出现数据一致性方面的问题。

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