《深入理解JAVA虚拟机》12.Java内存模型与线程

你的名字 2023-03-13 11:35 7阅读 0赞

# **一、硬件的效率与一致性** #

处理器、高速缓存、主内存间的交互关系，如下图

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# **二、Java内存模型** #

1）主内存与工作内存

*  主内存：所有的变量都存储在主内存。
 *  工作内存：每个前程都有自己的工作内存，保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝。

线程、工作内存、主内存的交互关系，如下图

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2）内存间的交互操作（操作：作用域，作用）

*  lock（锁定）：主内存，把一个变量标识为一个线程独占状态。
 *  unlock（解锁）：主内存，把一个处于宋丁状态的变量释放出来。
 *  read（读取）：主内存，把一个变量从主内存传输到工作内存。
 *  load（载入）：工作内存，把read操作从主内存得到的变量值放入工作内存的变量副本中。
 *  use（使用）：工作内存，把工作内存中的一个变量传递给执行引擎。
 *  assign（赋值）：工作内存，把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存变量。
 *  store（存储）：工作内存，把工作内存中的一个变量传送到主内存。
 *  write（写入）：主内存，把store操作从工作内存得到的变量值放入主内存的变量中。

规则：

*  read与load必须一起使用，store与write必须一起使用。
 *  assign赋值后必须同步回主内存。
 *  没有发生过assign，则不允许从工作内存同步回主内存。
 *  变量只能在主内存诞生。
 *  一个变量同一时间只允许一个线程对其lock。
 *  如果对一个变量执行了lock操作，那么会清空工作内存中该变量的值。
 *  没有lock的变量不允许unlock，也不允许unlock其他线程lock的变量。
 *  unlock变量前，需要将变量同步回主内存。

3）volatile型变量特殊规则

volatile语义

*  保证变量对所有线程的可见性
 *  禁止指令重排序优化

4）原子性、可见性、有序性

*  原子性：synchronize使用字节码指令monitorenter与monitorexit来实现，其底层隐式使用了lock、unlock；其他一些简单的原子性操作基于read、load、use、assign、store、write实现。
 *  可见性：volatile、synchronize、final都具有可见性。其中synchronize的可见性通过“unlock变量前，需要将变量同步回主内存”规则获得。final修饰的变量在构造后就可被其他线程访问（未发生this逃逸）；
 *  有序性：volatile、synchronize

# 三、Java与线程 #

1）线程的实现

实现线程的方式：使用内核线程实现、使用用户线程实现、使用用户线程加轻量进程混合实现。

Java线程的实现：一条java线程映射到一条轻量级进程中。

2）Java线程调度：使用抢占式调度，每个线程由系统分配执行时间，线程切换也不由线程本身来决定。

3）线程状态转换

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new：线程创建还未启动。

new->runnable：线程start()启动。

runnable->terminated：线程run()运行完成。

runnable->blocked：线程正在等待synchronize锁。排它锁

blocked->runnable：其他线程释放了synchronize锁，该线程获取到了锁。

runnable->waiting：Object.wait()、Thread.join()、LockSupport.park()。

waiting->runnable：notify()、notifyAll()。

runnable->timed\_waiting：Thread.sleep(xxx)、Object.wait(xxx)、Thread.join(xxx)、LockSupport.parkNanos(xxx)、LockSupport.parkUntil(xxx)。

timed\_waiting->runnable：notify()、notifyAll()、等待时间到期。

runnable又可分为running和ready：

running->ready：线程调度、Thread.yield()。

ready->running：线程调度。

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