JMM规定了线程的工作内存和主内存之间的交互关系,以及线程之间的可见性和程序的执行顺序。一方面,要为程序员提供足够强的内存可见性保证;另一方面,对编译器和处理器的限制要尽可能地放松。JMM对程序员屏蔽了CPU以及OS内存的使用问题,能够使程序在不同的CPU和OS内存上都能够达到预期的效果。
Java采用内存共享的模式来实现线程之间的通信。编译器和处理器可以对程序进行重排序优化处理,但是需要遵守一些规则,不能随意重排序。
在并发编程模式中,势必会遇到上面三个概念,JMM对原子性并没有提供确切的解决方案,但是JMM解决了可见性和有序性,至于原子性则需要通过锁或者Synchronized来解决了。(具体可参考 同学别走,聊聊Lock与Synchronized吧)
如果一个操作A的操作结果需要对操作B可见,那么我们就认为操作A和操作B之间存在happens-before关系,即A happens-before B。(具体可参考 happens-before那些事儿)
happens-before原则是JMM中非常重要的一个原则,它是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据,依靠这个原则,我们可以解决在并发环境下两个操作之间是否存在冲突的所有问题。JMM规定,两个操作存在happens-before关系并不一定要A操作先于B操作执行,只要A操作的结果对B操作可见即可。
在程序运行过程中,为了执行的效率,编译器和处理器是可以对程序进行一定的重排序,但是他们必须要满足两个条件:
同时顺序一致性是一个比较理想化的参考模型,它为我们提供了强大而又有力的内存可见性保证,他主要有两个特征:1 一个线程中的所有操作必须按照程序的顺序来执行;2 所有线程都只能看到一个单一的操作执行顺序,在顺序一致性模型中,每个操作都必须原则执行且立刻对所有线程可见。
Java 内存模型中定义了以下 8 种操作来完成主内存与工作内存之间交互的实现细节:
Java 内存模型还规定了执行上述 8 种基本操作时必须满足如下规则:
关于JMM,这里分析下2个小问题?
1、普通的写操作,什么时候同步到主内存
2、普通的写操作同步到主内存时,对其他线程的本地内存有无影响
Java线程运行时有一块私有内存,当操作变量时,会将变量从主内存同步到私有内存,之后变量操作都是在私有内存中,注意,私有内存中变量何时同步回主内存时不可期的。JMM告诉我们可以通过volatile和synchronized机制来保证。
Intel 的MESI协议,MESI协议保证了每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。它核心的思想是:当CPU写数据时,如果发现操作的变量是共享变量,即在其他CPU中也存在该变量的副本,会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态,因此当其他CPU需要读取这个变量时,发现自己缓存中缓存该变量的缓存行是无效的,那么它就会从内存重新读取。
根据intel的MESI协议,CPU核缓存(L1/L2)在更新数据时,如果是共享数据会使其他CPU核缓存该共享数据的缓存行失效(对应缓存行设置标志无效,下次使用时会从内存中加载)。针对第二个问题,Java普通的写操作同步到主内存时,对其他线程的本地内存有无影响?如果是遵循MESI协议的intel平台,如果Java私有内存和主内存关系与CPU缓存和内存关系一样,则Java普通写操作同步到主内存时会使其他线程私有内存失效,否则不影响。
最后看一个测试的代码:
private static boolean running = true;
public static void main(String[] args) throws Exception {
new Thread(() -> {
long i = 0;
System.out.println("thread start");
while (running) {
i++;
}
System.out.println("thread end " + i);
}).start();
Thread.sleep(10);
running = false;
System.out.println("main set running false");
}
输出结果为:
程序会一直运行下去,如果将属性running设置为valotle类型,那么线程是可以正常结束的。
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