JAVA的内存模型(变量的同步)

 2019-12-10 15:51  阅读(874)
文章分类:Java Core

一个线程中变量的修改可能不会立即对其他线程可见,事实上也许永远不可见。

在代码一中,如果一个线程调用了MyClass.loop(),将来的某个时间点,另一个线程调用了MyClass.setValue(100),第一个线程可能仍然不会终止,可能永远循环下去

代码一:
    public class MyClass{
        private static final String TAG="MyClass";
        private static int mValue=0;
        public static void setValue(int n){
            mValue=n;
        }
        public static void loop(){
        while(mValue!=100){
                try{
                    Log.i(TAG,"Value is "+mValue);
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(Exception e){

                }
            }
        }
    }

上面的问题有两种解决办法:

一是使用synchronized关键字

public class MyClass{
        private static final String TAG="MyClass";
        private static int mValue=0;
        public static synchronized void setValue(int n){
            mValue=n;
        }
        public static synchronized int getValue(){
            return mValue;
        }
        public static void loop(){
            int value;
            while((value=getValue())!=100){
                try{
                    Log.i(TAG,"Value is "+value);
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(Exception e){

                }
            }
        }
    }

二是使用volatile关键字

public class MyClass{
        private static final String TAG="MyClass";
        private static volatile int mValue=0;//添加volatile关键字
        public static void setValue(int n){
            mValue=n;//如果是mValue+=n,因为不是原子操作,还得使用synchronized
        }
        public static void loop(){
        while(mValue!=100){
                try{
                    Log.i(TAG,"Value is "+mValue);
                    Thread.sleep(1000);
                }catch(Exception e){

                }
            }
        }
    }

JAVA的同步机制就是围绕原子性和可见性两方面来确保线程安全的。

volatile关键字能保证数据的可见性,但是不能保证原子性,synchronized可以保证原子性,也可以间接保证可见性,因为他会将私有内存和公共内存中的数据做同步。

volatile关键字的作用就是当线程访问某一变量的时候,强制性从公共堆栈中读取,而不是从线程的私有堆栈中读取。一般来说栈是私有的,堆是公有的。

但是在多线程中,可以为特定的线程创建私有的堆。
运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区(Method Area)的一部分,是各线程共享的内存区域。

value++不是原子的,value=1是原子的。volatile关键字只可以解决变量声明是原子的那些并发问题,如果变量不是原子的就必须使用synchronized关键字

对于字符串:

其对象的引用都是存储在栈中的,如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池中,如果是运行期(new出来的)才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串,在常量池中永远只有一份,在堆中有多份。

Java代码

  1. String s1 = “china”;
  2. String s2 = “china”;
  3. String s3 = “china”;
  4. String ss1 = new String(“china”);
  5. String ss2 = new String(“china”);
  6. String ss3 = new String(“china”);

20191210001360\_1.png

这里解释一下黄色这3个箭头,对于通过new产生一个字符串(假设为”china”)时,会先去常量池中查找是否已经有了”china”对象,如果没有则在常量池中创建一个此字符串对象,然后堆中再创建一个常量池中此”china”对象的拷贝对象。这也就是有道面试题:String s = new String(“xyz”);产生几个对象?一个或两个,如果常量池中原来没有”xyz”,就是两个。

对于基础类型的变量和常量:

变量和引用存储在栈中,常量存储在常量池中。
如以下代码:

Java代码

  1. int i1 = 9;
  2. int i2 = 9;
  3. int i3 = 9;
  4. public static final int INT1 = 9;
  5. public static final int INT2 = 9;
  6. public static final int INT3 = 9;

20191210001360\_2.png

对于成员变量和局部变量:

成员变量就是方法外部,类的内部定义的变量;局部变量就是方法或语句块内部定义的变量。局部变量必须初始化。
形式参数是局部变量,局部变量的数据存在于栈内存中。栈内存中的局部变量随着方法的消失而消失。
成员变量存储在堆中的对象里面,由垃圾回收器负责回收。
如以下代码:

class BirthDate {  
        private int day;  
        private int month;  
        private int year;      
        public BirthDate(int d, int m, int y) {  
            day = d;   
            month = m;   
            year = y;  
        }  
        省略get,set方法………  
    }  
    public class Test{  
        public static void main(String args[]){  
            int date = 9;  
            Test test = new Test();        
               test.change(date);   
            BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);         
        }    
        public void change1(int i){  
            i = 1234;  
        } 
    }

20191210001360\_3.png
对于以上这段代码,date为局部变量,i,d,m,y都是形参为局部变量,day,month,year为成员变量。下面分析一下代码执行时候的变化:

  1. main方法开始执行:int date = 9;
    date局部变量,基础类型,引用和值都存在栈中。
  2. Test test = new Test();
    test为对象引用,存在栈中,对象(new Test())存在堆中。
  3. test.change(date);
    i为局部变量,引用和值存在栈中。当方法change执行完成后,i就会从栈中消失。
  4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);
    d1 为对象引用,存在栈中,对象(new BirthDate())存在堆中,其中d,m,y为局部变量存储在栈中,且它们的类型为基础类型,因此它们的数据也存储在栈中。 day,month,year为成员变量,它们存储在堆中(new BirthDate()里面)。当BirthDate构造方法执行完之后,d,m,y将从栈中消失。
    5.main方法执行完之后,date变量,test,d1引用将从栈中消失,new Test(),new BirthDate()将等待垃圾回收。

方法区:

不要在synchronized块中调用另一个对象的方法(它可能已经被锁住并等待之前用到的对象解锁),除非你能保证不会发生死锁,通常情况下只有亲手写其他对象的类的代码才敢确定不会发生死锁。

synchronized块中的wait()会自动释放锁,sleep()方法不释放锁,notify()执行后不会立即释放锁,在其所在同步synchronized块中代码执行完之后才会释放锁。

调用notify()方法一次只会随机通知一个线程进行唤醒,notifyAll()可以唤醒所有线程。wait(long)在long时间内等待是否有线程对其进行唤醒,如果没有,超过long时间则会自动唤醒。

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