JVM内存模型

JMM简介

JMM 是Java内存模型( Java Memory Model),简称JMM。它本身只是一个抽象的概念,并不真实存在,它描述的是一种规则或规范,是和多线程相关的一组规范。通过这组规范,定义了程序中对各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。需要每个JVM 的实现都要遵守这样的规范,有了JMM规范的保障,并发程序运行在不同的虚拟机上时,得到的程序结果才是安全可靠可信赖的。如果没有JMM 内存模型来规范,就可能会出现,经过不同 JVM 翻译之后,运行的结果不相同也不正确的情况。

三大特性

  • 原子性:一个或多个操作,要么全部执行,要么全部不执行(执行的过程中是不会被任何因素打断的)。
  • 可见性:只要有一个线程对共享变量的值做了修改,其他线程都将马上收到通知,立即获得最新值。
  • 有序性:我们可以直观的指定代码的执行顺序, 即从上到下按序执行。但编译器和CPU处理器会根据自己的决策,对代码的执行顺序进行重新排序,优化指令的执行顺序,提升程序的性能和执行速度,使语句执行顺序发生改变,出现重排序,但最终结果看起来没什么变化(在单线程情况下)。

**有序性问题 **:指的是在多线程的环境下,由于执行语句重排序后,重排序的这一部分没有一起执行完,就切换到了其它线程,导致计算结果与预期不符的问题。这就是编译器的编译优化给并发编程带来的程序有序性问题。

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 是因为其本身包含“禁止指令重排序”的语义,synchronized 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,此规则决定了持有同一个对象锁的两个同步块只能串行进入

关于同步的规定

1.线程解锁前,必须把共享变量的值刷新回主内存。

2.线程加锁前,必须将主内存的最新值读取到自己的工作内存。

3.加锁解锁是同一把锁。

内存说明

在JVM中,栈负责运行(主要是方法),堆负责存储(比如new的对象)。由于JVM运行程序的实体是线程,而每个线程在创建时,JVM都会为其创建一个工作内存(有些地方称为栈空间),工作内存是每个线程的私有数据区域。而JAVA内存模型中规定,所有变量都存储在主内存中,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问。

但线程对变量的操作(读取赋值等)必须在自己的工作内存中进行。首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后,再将变量写回到主内存。由于不能直接操作主内存中的变量,各个线程的工作内存中存储着主内存中的变量副本,因此,不同的线程之间无法直接访问对方的工作内存,线程间的通信(传值)必须通过主内存来完成

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