Java对变量操作相关的主内存和工作内存

你的名字 2022-05-23 10:56 165阅读 0赞

Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存(Main Memory)中，每条线程还有自己的工作内存(Working Memory)，线程的工作内存中保存了被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、赋值等)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，线程间变量值得传递均需要通过主内存来实现。线程、主内存和工作内存三者的交互关系如下：

![20180607154339826][]

关于主内存和工作内存之间具体的交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步到主内存的实现细节，Java内存模型中定义了一下八种操作来完成：

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

2、unlock(解锁)：作用于主内存的变量，把一个锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定；

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，以便随后的load操作；

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一个变量值的字节码的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值赋值给工作内存的变量，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)：作用于工作内存中的变量，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)：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入到主内存的变量中。

如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存中，那就要按顺序的执行read和load操作，如果要把变量从工作内存同步到主内存中，就要按顺序的执行store和write操作。但是，Java内存模型只是要求上述两个操作必须按顺序执行，而没有保证连续执行，也就是read和load之间、store和write之间是可以插入其他指令的，除此之外，Java内存模型还规定了在执行上述八种基本操作必须满足如下规则：

规则一、不允许read和load、store和write操作之一单独出现，即不允许一个变量从主内存中读取但是工作内存不接受，或者从工作内存中发起回写但是主内存不接受的情况出现；

规则二、不允许一个线程丢弃它最近的assign操作，即变量在工作内存中改变之后必须把该变化同步回主内存中；

规则三、不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从线程的工作内存同步回主内存中；

规则四、一个新的变量只能在主内存中产生，不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量，即对一个变量实施use和store操作之前，必须先执行assign和load操作；

规则五、一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作，但lock操作可以被同一线程重复执行多次，多次执行lock操作后，只有执行相同次数的unlock操作，变量才会被解除；

规则六、如果对一个变量执行lock操作，将会清空工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，需要重新执行load或assign操作初始化变量的值；

规则七、如果一个变量事先没有被lock操作锁定，则不允许对它执行unlock操作，也不允许去unlock一个被其他线程锁定住的变量；

规则八、对一个变量执行unlock操作之前，必须先把变量同步回主内存中(执行store和write操作)。

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