java内存模型---原子性、可见性与有序性

 2019-12-10 16:20  阅读(1357)
文章分类:Java Core

Java内存模型是围绕着在并发过程中如何处理原子性、可见性和有序性这三个特征来建立的,我们逐个看下哪些操作实现了这三个特性。

1、原子性(Atomicity)

由Java内存模型来直接保证的原子性变量包括read、load、assign、use、store和write,我们大致可以认为基本数据类型的访问读写是具备原子性的。如果应用场景需要一个更大方位的原子性保证,Java内存模型还提供了lock和unlock操作来满足这种需求,尽管虚拟机未把lock和unlock操作直接开放给用户使用,但是却提供了更高层次的字节码指令monitorenter和monitorexit来隐式的使用这两个操作,这两个字节码指令反应到Java代码中就是同步块–synchronized关键字,因此在synchronized块之间的操作也具备原子性。

2、可见性(Visibility)

可见性是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。volatile变量可以做到这一点。Java内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量值这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现可见性的,无论是普通变量还是volatile变量都是如此,普通变量与volatile变量的区别是,volatile的特殊规则保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新。因此,可以说volatile保证了多线程操作时变量的可见性,而普通变量则不能保证这一点。除了volatile之外,Java还有两个关键字能实现可见性,即synchronized和final.同步块的可见性是由“对一个变量执行unlock操作前,必须先把此变量同步回主内存”这条规则获得的,而final关键字的可见性是指:被final修饰的字段在构造器中一旦初始化完成,并且构造器没有把”this”的引用传递出去,那么在其他线程中就能看见final字段的值。

3、有序性(Ordering)

Java程序中天然的有序性可以总结为一句话: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外一个线程,所有的线程操作都是无序的。前半句是指“线程内表现为串行的语义”,后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存与主内存同步延迟”现象。Java语言提供了volatile和synchronized两个关键字来保证线程之间操作的有序性,volatile关键字本身就包含了禁止指令重排序的语义,而synchronized则是由“一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行lock操作”这条规则获得的,这条规则决定了持有同一个锁的两个同步块只能串行的进入。

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