JAVA虚拟机:Java内存模型

 2019-12-10 16:01  阅读(902)
文章分类:Java Core

Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java程序在各种平台下都能达到一直的内存访问效果。在此之前,主流程序语言(如C/C++等)直接使用物理硬件和操作系统的内存模型,因此,会由于不同平台上内存模型的差异,有可能导致程序在一套平台上并发完全正常,而在另外一套平台上并发访问经常出错,因此在某些场景就必须针对不同的平台来编写程序。

Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。此处的变量与Java编程中所说的变量有所区别,它包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素,但不包括局部变量与方法参数,因为后者是线程私有的,不会被共享,自然就不会存在竞争问题。

Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中,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副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取、赋值)都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成,线程、主内存、工作内存三者的交互关系如图:

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主内存主要对应于Java堆中的对象实例数据部分,而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

Java内存模型中定义了以下8种操作来完成一个变量从主内存拷贝到工作内存,再从工作内存拷贝到主内存的实现细节:

1、lock(锁定):作用于主内存的变量,它把一个变量标识为一条线程独占的状态

2、unlock(解锁):作用于主内存的变量,它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它线程锁定;

3、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工作内存中;

4、load(载入):作用于工作内存的变量,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

5、use(使用):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给执行引擎,每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的字节码指令时将会执行这个操作

6、assign(赋值):作用于工作内存的变量,它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量,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

7、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送到主内存中,以便随后的write操作使用

8、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主内存的变量中

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