内存模型和线程

你的名字 2022-04-03 06:16 269阅读 0赞

处理器快，其他太慢了，包括访存，加入高速缓存  
高速缓存带来**缓存一致性**问题：同一块主存，各自的缓存不一样，缓存与主存交互时候需通过缓存一致性协议

jmm 屏蔽硬件和操作系统差异，定义（共享）变量访问规则  
变量存在主存，线程操作变量必须工作内存中进行（包括volatile），工作内存含主存变量副本  
低层次：**一般来说**，主存对应内存，工作内存对应寄存器和高速缓存

8原子操作  
lock 将主内存变量标识为线程独占  
unlock  
read 变量值**传到**工作内存  
load 变量值**放入**工作内存变量副本中  
use 变量值传给执行引擎，如放入操作栈顶（getstatic最后一步）  
assign 执行引擎传值给变量副本  
store 变量值**传到**主存  
write 变量值**放入**主存变量中

long和double的非原子性协定： **非volatile的**long,double可拆分两个32bit的操作（非原子性），有可能读到一个修改一半的数据，但很罕见，因为**实际虚拟机大多**还是实现成原子的。

变量只能在主存诞生，  
lock,清空工作内存此变量值，执行引擎使用前必须load或assign  
unlock之前必须把此变量同步回主存

volatile  
可见性 禁止指令重排序(包括编译重排和乱序执行) 处理器重排序（乱序**执行**） jvm（jit）重排序  
可见性：jmm规定volatile，use和read,load绑定，assign和store,write绑定  
实现：汇编代码加入lock前缀指令相当于**内存屏障**

原子性：基本数据类型读写（6个原子操作，long，double不用太在意）  
lock/unlock monitorenter/monitorexit synchronized(大范围原子操作)  
synchronized原子性（A,B两个赋值操作，其它线程观测不到非原子的状态（A赋值B没有的情况），因为其它线程此时无法获取到锁）  
可见性：volatile，synchronized(lock清空，unlock同步),final(不可变性使访问线程拿到的值肯定是对的，但发生**this引用逸出**导致第一次拿到的final域还没赋值，final就变化了)  
有序性：  
**线程内表现为串行** 会有各种重排序，但在一个线程内感知不出来，因为重排序只发生在无依赖关系处  
但其他线程观测到的是无序的，因为其他线程对**重排序变量有依赖关系**和**内存同步延迟**  
B观测A带来的**变化和影响**,这就是**有序的**（A**先行发生**于B，A **happens-before** B），没有先序发生，可任意重排序  
程序次序（同一线程，A写在B前面，A happens-before B）  
管程锁定（unlock happens-before **时间上后发生**的lock）  
volatile  
thread.start()  
thread.join()/isAlive()  
thread.interrupt()  
对象构造 happens-before finalize()  
A happens-before B B happens-before C - A happens-before C

**happens-before和发生时间前后无关**  
A时间先，但不happens-before（普通变量读写）  
Ahappens-before,但不时间先（指令重排序）

线程实现  
内核线程：单个内核线程暴露给程序的接口是轻量级进程，我们程序就直接使用轻量级进程，1:1,（Sun jdk windows,linux 都是这种）  
用户线程：**cpu时间分给进程**，进程内多个线程自己分配切换（自己得有线程库），1:N。  
用户线程加轻量级进程：N:M

线程调度  
协同式：必须线程主动放弃cpu  
抢占式：系统分配时间，java  
线程优先级：**建议**cpu时间多分少分，不太靠谱（依赖于操作系统，不同优先级可能最后映射成相同的，甚至系统会改变优先级）

状态：new,runnable,waiting,timed\_waiting,blocked,terminated  
blocked 获取排他锁  
waiting 无限期等待 object.wait() thread.join() Locksupport.park()  
timed\_waiting thread.sleep() 带timeout的object.wait() 带timeout的thread.join() Locksupport.parkUtil() Locksupport.parkNanos()