seo外包公司哪家专业,青岛市做网站优化,wordpress自定义链接,微信公众号链接wordpress文章目录 12.3 Java内存模型12.3.1 主内存与工作内存12.3.2 内存间交互操作小结12.3.3 对于volatile型变量的特殊规则12.3.5 原子性、可见性与有序性12.3.6 先行发生原则 12.3 Java内存模型
12.3.1 主内存与工作内存
1.Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存#xff… 文章目录 12.3 Java内存模型12.3.1 主内存与工作内存12.3.2 内存间交互操作小结12.3.3 对于volatile型变量的特殊规则12.3.5 原子性、可见性与有序性12.3.6 先行发生原则 12.3 Java内存模型
12.3.1 主内存与工作内存
1.Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存Main Memory中此处的主内存与介绍物理硬件时提到的主内存名字一样两者也可以类比但物理上它仅是虚拟机内存的一部分。
2.每条线程还有自己的工作内存 Working Memory可与前面讲的处理器高速缓存类比线程的工作内存中保存了被该线程使用的变量的主内存副本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数据。 这里所讲的主内存、工作内存与第 2 章所讲的 Java 内存区域中的 Java 堆、栈、方法区等并不是同一个层次的对内存的划分这两者基本上是没有任何关系的。
12.3.2 内存间交互操作
关于主内存与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回主内存这一类的实现细节 Java 内存模型中定义了以下 8种操作来完成。 Java 虚拟机实现时必须保证下面提及的每一种操作都是原子的、不可再分的注意作用在哪里的
lock锁定作用于主内存的变量它把一个变量标识为一条线程独占的状态。unlock解锁作用于主内存的变量它把一个处于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。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 动作使用。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。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(类似于操作数栈)每当虚拟机遇到一个需要使用变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。assign赋值作用于工作内存的变量它把一个从执行引擎接收的值赋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。store存储作用于工作内存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。write写入作用于主内存的变量它把 store 操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中
如果要把一个变量从主内存拷贝到工作内存那就要按顺序执行 read 和 load 操作如果要把变量从工作内存同步回主内存就要按顺序执行 store 和 write 操作。注意 Java 内存模型只要求上述两个操作必须按顺序执行但不要求是连续执行。
Java 内存模型还规定了在执行上述 8 种基本操作时必须满足如下规则(重要)
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读取了但工作内存不接受或者工作内存发起回写了但主内存不接受的情况出现。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了之后必须把该变化同步回主内存。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。一个新的变量只能在主内存中“诞生”不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化 load 或 assign的变量换句话说就是对一个变量实施 use、 store 操作之前必须先执行 assign 和 load 操作。一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作但 lock 操作可以被同一条线程重复执行多次多次执行 lock 后只有执行相同次数的 unlock 操作变量才会被解锁。如果对一个变量执行 lock 操作那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 操作以初始化变量的值。如果一个变量事先没有被 lock 操作锁定那就不允许对它执行 unlock 操作也不允许去 unlock 一个被其他线程锁定的变量。对一个变量执行 unlock 操作之前必须先把此变量同步回主内存中执行 store、write 操作。
小结
可以看到变量的赋值以及获取实际上都不是一个操作而是两个操作例如读read loadJava内存模型也并不保证这两个操作会是连续执行。
12.3.3 对于volatile型变量的特殊规则
当一个变量被定义成 volatile 之后它将具备两项特性
第一项是保证此变量对所有线程的可见性这里的“可见性”是指当一条线程修改了这个变量的值新值对于其他线程来说是可以立即得知的。
我的理解如果某个工作内存修改了变量那么一定会执行上面所说到的store和write指令这两个执行必须按照这个顺序但是不代表是连续执行的。那么也就是说也许这个工作内存执行了store执行已经将变量改变了并且想要写回主存对于这个值从逻辑上而言应该是store的新值但是如果没有及时执行write将变量写回主存的话那么主存的值就是过期的数据就没有让其他线程立即可见。因为如果写入主存的话由于缓存一致性规则只要主存中的数据变动了那么所有的工作内存中的数据都会失效那么就保证了其他线程立即可见。结论加了volatile的变量store和write是连续执行的而没加的不一定是连续的。
第二项是禁止指令重排序优化。
如果让 volatile 自己与自己比较那可以确定一个原则volatile 变量读操作的性能消耗与普通变量几乎没有什么差别但是写操作则可能会慢上一些因为它需要在本地代码中插入许多内存屏障指令来保证处理器不发生乱序执行。不过即便如此大多数场景下 volatile 的总开销仍然要比锁来得更低。
Java内存模型对volatile变量定义的特殊规则的定义 load、 read 动作相关联的必须连续且一起出现 这条规则要求在工作内存中每次使用 V 前都必须先从主内存刷新最新的值用于保证能看见其他线程对变量 V 所做的修改。 store、 write 动作相关联的必须连续且一起出现。 这条规则要求在工作内存中每次修改 V 后都必须立刻同步回主内存中用于保证其他线程可以看到自己对变量 V 所做的修改 要求 volatile 修饰的变量不会被指令重排序优化从而保证代码的执行顺序与程序的顺序相同
12.3.5 原子性、可见性与有序性
1.原子性Atomicity
基本数据类型的访问、读写都是具备原子性的例外就是 long 和 double 的非原子性协定读者只要知道这件事情就可以了无须太过在意这些几乎不会发生的例外情况。
2.可见性Visibility
普通变量与 volatile 变量的区别是 volatile 的特殊规则保证了新值能立即同步到主内存以及每次使用前立即从主内存刷新。
除了 volatile 之外 Java 还有两个关键字能实现可见性它们是 synchronized 和final。
3.有序性Ordering
如果在本线程内观察所有的操作都是有序的如果在一个线程中观察另一个线程所有的操作都是无序的。前半句是指“线程内似表现为串行的语义”Within-Thread As-If-Serial Semantics后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存与主内存同步延迟”现象。
12.3.6 先行发生原则
最原始根本的语义。有些东西可能直观上发生的很符合逻辑但是在计算机的世界里面都需要去约束才能成为我们想要的东西。
程序次序规则Program Order Rule在一个线程内按照控制流顺序书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作。注意这里说的是控制流顺序而不是程序代码顺序因为要考虑分支、循环等结构。管程锁定规则Monitor Lock Rule一个 unlock 操作先行发生于后面对同一个锁的 lock 操作。这里必须强调的是“同一个锁”而“后面”是指时间上的先后。volatile 变量规则Volatile Variable Rule对一个 volatile 变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作这里的“后面”同样是指时间上的先后。线程启动规则Thread Start Rule Thread 对象的 start()方法先行发生于此线程的每一个动作。线程终止规则Thread Termination Rule线程中的所有操作都先行发生于对此线程的终止检测我们可以通过 Thread::join()方法是否结束、 Thread::isAlive()的返回值等手段检测线程是否已经终止执行。线程中断规则Thread Interruption Rule对线程 interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生可以通过 Thread::interrupted()方法检测到是否有中断发生。对象终结规则Finalizer Rule一个对象的初始化完成构造函数执行结束先行发生于它的 finalize()方法的开始。传递性Transitivity如果操作 A 先行发生于操作 B操作 B 先行发生于操作C那就可以得出操作 A 先行发生于操作 C 的结论。
时间先后顺序与先行发生原则之间基本没有因果关系所以我们衡量并发安全问题的时候不要受时间顺序的干扰一切必须以先行发生原则为准。
