深入解析Java内存模型（JMM）

原创你的名字 2024-11-01 11:09 11阅读 0赞

Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）是Java中一个非常重要的概念，它定义了Java程序中变量的访问规则，以及这些变量如何与主内存（物理内存）进行交互。JMM是Java并发编程的核心，它确保了在多线程环境下，各个线程对共享变量的访问能够正确同步。

以下是JMM的几个关键点：

###1. 主内存与工作内存- **主内存（Main Memory）**：所有线程共享的内存区域，存储了所有的变量。
- **工作内存（Working Memory）**：每个线程拥有自己的工作内存，存储了该线程使用到的变量的拷贝。线程对变量的所有操作（读取、赋值）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。

###2.内存间交互操作- **lock（锁定）**：作用于主内存中的变量，把一个变量标识为一条线程独占的状态。
- **unlock（解锁）**：作用于主内存中的变量，释放一个处于锁定状态的变量。
- **read（读取）**：作用于主内存中的变量，把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中。
- **load（载入）**：作用于工作内存中的变量，把read操作从主内存中得到的值放入工作内存的变量副本中。
- **use（使用）**：作用于工作内存中的变量，把工作内存中的一个变量的值传递给执行引擎。
- **assign（赋值）**：作用于工作内存中的变量，把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量。
- **store（存储）**：作用于工作内存中的变量，把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中。
- **write（写入）**：作用于主内存中的变量，把store操作从工作内存中得到的值放入主内存的变量中。

###3.内存模型的抽象JMM定义了一种抽象的内存模型，它并不关心变量在内存中的具体存储位置，只关心变量值在不同线程之间的可见性以及原子性。

###4.原子性、可见性和有序性- **原子性（Atomicity）**：一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何其他操作中断，要么就全部都不执行。
- **可见性（Visibility）**：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。
- **有序性（Ordering）**：在程序中，操作之间的顺序是有序的。

###5.同步- **synchronized**：Java中用于同步的关键字，可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个线程执行。
- **volatile**：一个变量如果被声明为volatile，那么对该变量的读写都是直接在主内存中进行的，保证了变量的可见性。
- **final**：被声明为final的字段，一旦被初始化赋值，其值在多个线程间是可见的。

###6.内存屏障（Memory Barrier）
内存屏障是一种同步机制，用于控制特定变量的读写操作的顺序。它确保在屏障之前的读写操作完成后，才能执行屏障之后的读写操作。

###7. happens-before原则happens-before原则是JMM中定义的两个操作之间的偏序关系，如果一个操作happens-before另一个操作，那么第一个操作的结果将对第二个操作可见。

理解JMM对于编写正确的并发程序至关重要，因为它涉及到线程安全、性能优化以及程序的正确性。在实际编程中，合理使用同步机制和理解JMM的规则可以帮助开发者避免并发编程中常见的问题，如竞态条件、死锁等。