Java内存模型(Java Memory Model,简称JMM)是Java语言规范中定义的一种抽象概念,它描述了程序中各个线程如何通过内存进行交互。
JMM的目标是在不同的硬件架构和操作系统之上提供一个一致的内存视图,确保Java程序在各种平台上都能以预期的方式运行,特别是在多线程环境下。以下是关于JMM的一些核心点:
1. 内存间交互操作
JMM定义了一系列的规则来描述线程与主内存之间的抽象关系。
具体来说,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,线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。
2. 主要特性
- 原子性:指的是一个或多个操作要么全部执行并且执行过程不会被打断,要么就不执行。对于基本类型的变量(除了
long
和double
外),读写操作都是原子性的。 - 可见性:当一个线程修改了共享变量的值,其他线程能够立即看到这个修改。为了保证可见性,可以使用
synchronized
关键字、volatile
变量或者使用显式的锁机制。 - 有序性:程序执行的实际顺序可能与代码书写的顺序不同,这是因为编译器和处理器可能会对指令进行重排序以优化性能。
然而,在某些情况下,这种重排序可能导致多线程程序出现错误。为了防止不正确的重排序影响程序逻辑,可以使用synchronized
、volatile
或者final
字段来创建所谓的“happens-before”关系。
3. Happens-Before 原则
Happens-Before原则是JMM的一部分,用于确定两个操作之间的部分有序关系,从而保证内存可见性和有序性。例如,解锁动作happens-before后续对该锁的加锁动作;对volatile
变量的写入操作happens-before任何后续对该变量的读取操作。
4. 解决的问题
JMM主要解决了由于多线程环境下的缓存一致性问题以及编译器优化带来的可见性和有序性问题。
它为程序员提供了明确的同步机制,如synchronized
、volatile
和final
关键字,以及并发工具包java.util.concurrent
中的类,使得开发人员能够在高并发场景下编写正确且高效的程序。
总之,Java内存模型通过定义一套清晰的规则集,帮助开发者理解和控制多线程程序的行为,特别是关于数据竞争、死锁和其他并发问题的处理。理解JMM有助于写出更加健壮、可扩展的应用程序。
THE END