近日,有热心市民就 “Java内存模型 ” 提出质疑: 线程是否会把所有需要操作的数据全加载到内存
首先Java内存模型(JMM)和JVM运行时数据区并不是一个东西,许多介绍Java内存模型的文章描述的堆,方法区,Java虚拟机栈,本地方法栈,程序计数器这东西并不是Java内存模型的内容而是JVM运行时数据区的内容。 要理解二者的区别就要了解《Java虚拟机规范》和《Java语言规范》。我们知道Java虚拟机上并不知只有Java语言,像JRuby, ,Scala,Kotlin,Groovy等也都运行在Java虚拟机上,而这些语言想要在Java虚拟机上运行就要遵守《Java虚拟机规范》,而JVM运行时数据区就是《Java虚拟机规范》的内容。而《Java语言规范》就只是针对Java语言的规范,它对Java内存模型做了详细的描述。
Java内存模型英文叫做(Java Memory Model),简称为JMM。Java虚拟机规范试图定义一种Java内存模型来屏蔽掉各种硬件和系统的内存访问差异,实现平台无关性。
Java内存模型是在硬件内存模型上的更高层的抽象,它屏蔽了各种硬件和操作系统访问的差异性,保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能达到一致的效果。
Java内存模型是一种抽象的规则或规范,定义了程序中存在竞争现象的对象(包括实例字段、静态字段和数组对象,不包括局部变量,形式参数;后者是线程私有,不存在竞争问题)的访问方式。
作者:冰河 星球:http://m6z.cn/6aeFbs 博客:https://binghe.gitcode.host 文章汇总:https://binghe.gitcode.host/md/all/all.html 源码获取地址:https://t.zsxq.com/0dhvFs5oR
小陈:老王,看了上一篇的《CPU多级缓存模型》,有个疑问为什么还要有JAVA内存模型啊?
Java内存模型即Java Memory Model,简称JMM。JMM定义了Java 虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方式。JVM是整个计算机虚拟模型,所以JMM是隶属于JVM的。
Java内存模型是在硬件内存模型上的更高层的抽象,它屏蔽了各种硬件和操作系统访问的差异性,保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能达到一致的效果。 Java内存模型是不可见的,它并不是一个真实的东西,它只是一个概念、一个规范。
要想深入了解Java并发编程,就要先理解好Java内存模型,而要理解Java内存模型又不得不从硬件、计算机内存模型说起,本文从计算机内存模型产生的原因、解决的问题谈起,然后再对Java模型进行介绍,最后对计算机内存模型和Java内存模型进行总结,希望大家看完本文之后有所收获!
计算机在执行程序时,每条指令都是在CPU中执行的,而执行指令过程中,势必涉及到数据的读取和写入。由于程序运行过程中的临时数据是存放在主存(物理内存)当中的,这时就存在一个问题,由于CPU执行速度很快,而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多,因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行,会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存。
Java内存模型简称JMM(Java Memory Model),JMM是和多线程并发相关的一组规范。各个jvm实现都要遵循这个JMM规范。才能保证Java代码在不同虚拟机顺利运行。因此,JMM 与处理器、缓存、并发、编译器有关。它解决了CPU 多级缓存、处理器优化、指令重排等导致的结果不可预期的问题。
JVM虚拟机规范中曾经试图定义一种Java内存模型,来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java程序在各种平台下都可以达到一致性的内存访问效果。
在单核计算机中,计算机中的CPU计算速度是非常快的,但是与计算机中的其它硬件(如IO、内存等)同CPU的速度比起来是相差甚远的,所以协调CPU和各个硬件之间的速度差异是非常重要的,要不然CPU就一直在等待,浪费资源。单核尚且如此,在多核中,这样的问题会更加的突出。硬件结构如下图所示:
多任务处理在现代计算机操作系统中几乎已经是一项必备的功能了。计算机cpu的运算速度与它的存储和通信子系统速度的差距太大,大量的时间都花费在磁盘I/O、网络通信或数据库访问上。如果不希望处理器在大部分时间里都处于等待其他资源的状态,那么并发的处理多项任务是最容易想到、也是非常有效的“压榨”处理器运算能力的一种手段。 服务端是java语言最擅长的领域之一。如果写好并发应用程序是服务端程序开发的难点之一,java语言和虚拟机提供了许多工具来帮助程序员降低门槛,并且各种中间件服务器、各类框架都努力的替程序员处理更多的并发希捷,使得程序员在编码过程中更关注业务逻辑。但无论语言、中间件和框架多么先进,都不能独立的完成所有并发处理的事情,所以了解并发的内幕也是一个高级程序员不可缺少的课程。 高效并发是本教程的最后一部分,主要讲解虚拟机如何实现多线程、多线程之间由于共享和竞争数据而导致的一系列问题及解决方案。
CPU的频率非常快,主存Main Memory跟不上。CPU缓存是CPU与内存之间的临时数据交换器,为了解决CPU运行处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾——缓存的速度比内存的速度快多了。
Java内存模型很好的说明了JVM是如何在内存里工作的,JVM可以理解为java执行的一个操作系统,作为一个操作系统就有内存模型,这就是我们常说的JAVA内存模型。
Java中为了线程通信的安全性(数据一致性),除了提供内置锁synchronized和显示锁ReentrantLock,还提供了另外一种线程同步机制——volatile,是一种轻量级同步机制。不过,通常很难轻易的理解volatile的真正意义。下面通过一个例子来认识一下volatile(摘自《深入理解Java虚拟机》):
是在硬件内存模型基础上更高层的抽象,它屏蔽了各种硬件和操作系统对内存访问的差异性,从而实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的并发效果。
在并发编程中有三个非常重要的特性:原子性、有序性,、可见性,学妹发现你对它们不是很了解,她很着急,因为理解这三个特性对于能够正确地开发高并发程序有很大的帮助,接下来的面试中也极有可能被问到,小学妹就忍不住开始跟你逐一介绍起来。
《Java虚拟机规范》中曾试图定义一种“Java内存模型”(Java Memory Model简称JMM)来屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。Java内存模型是一种抽象的概念,并不真实存在,它描述的是一组规则或规范,通过这组规范定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。JMM是围绕原子性,有序性、可见性展开。
今天我们讲一下java内存模型(JMM),JMM的问题在面试中经常被问到,我们今天就讲一下这道题.
在Java JVM系列文章中有朋友问为什么要JVM,Java虚拟机不是已经帮我们处理好了么?同样,学习Java内存模型也有同样的问题,为什么要学习Java内存模型。它们的答案是一致的:能够让我们更好的理解底层原理,写出更高效的代码。
在讨论Java内存模型之前,这里先一起聊聊CPU、高速缓存以及主内存,在了解这些知识后,对理解Java内存模型会有很大的帮助。
由于CPU执行速度很快,而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多,因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行,会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存。
首先我们在了解java内存模型之前先看一下计算机内存模型,理解了计算机内存模型的话后面在看JMM就会简单的多,上篇文章我是直接写的。
前几天,发了一篇文章,介绍了一下JVM内存结构、Java内存模型以及Java对象模型之间的区别。有很多小伙伴反馈希望可以深入的讲解下每个知识点。Java内存模型,是这三个知识点当中最晦涩难懂的一个,而且涉及到很多背景知识和相关知识。
JMM就是Java内存模型(java memory model)。因为在不同的硬件生产商和不同的操作系统下,内存的访问有一定的差异,所以会造成相同的代码运行在不同的系统上会出现各种问题。所以java内存模型(JMM)屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让java程序在各种平台下都能达到一致的并发效果。
“ Java内存模型(Java Memory Model,JMM)的定义是Java虚拟机试图实现Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。”
也就是说,如果一个变量在多个CPU中都存在缓存(一般在多线程编程时才会出现),那么就可能存在缓存不一致的问题。
下图简单的展示了最简单的高速缓存的配置,数据的读取和存储都经过高速缓存,CPU核心与高速缓存有一条特殊的快速通道;主存与高速缓存都连在系统总线上(BUS)这条总线同时还用于其他组件的通信:
首先我们在了解java内存模型之前先看一下计算机内存模型,理解了计算机内存模型的话后面在看JMM就会简单的多。
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理解volatile特性的一个好方法是:把对volatile变量的单个读/写,看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步。
我们都知道,在 Java 中有很多的关键字,比如 synchronize 比如 volatile ,这些都是一些比较关键的,还有 final ,今天我们就来聊一下这个 volatile 因为这个 volatile 是经常在面试中会问到的,虽然开发不常用,但是面试常用,我们也是需要掌握的。
“高效并发”是本书讲解Java虚拟机的最后一个部分,将会向读者介绍虚拟机如何实现多线程、多线程之间由于共享和竞争数据而导致的一系列问题及解决方案。
本文转载自:https://www.hollischuang.com/archives/2550
高并发编程-通过volatile重新认识CPU缓存 和 Java内存模型(JMM)
Java的内存模型定义了Java虚拟机如何和计算机物理内存进行交互。Java虚拟机是一体化的计算机模型,所以它自然也包含了内存模型。
JMM(Java内存模型Java Memory Model,简称JMM)本身是一种抽象的概念并不真实存在,它描述的是一组规则或规范,它定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式以及关于同步的约定。
多线程并发是Java语言中非常重要的一块内容,同时,也是Java基础的一个难点。说它重要是因为多线程是日常开发中频繁用到的知识,说它难是因为多线程并发涉及到的知识点非常之多,想要完全掌握Java的并发相关知识并非易事。也正因此,Java并发成了Java面试中最高频的知识点之一。本系列文章将从Java内存模型、volatile关键字、synchronized关键字、ReetrantLock、Atomic并发类以及线程池等方面来系统的认识Java的并发知识。通过本系列文章的学习你将深入理解volatile关键字的作用,了解到synchronized实现原理、AQS和CLH队列锁,清晰的认识自旋锁、偏向锁、乐观锁、悲观锁...等等一系列让人眼花缭乱的并发知识。
volatile是Java程序员必备的基础,也是面试官非常喜欢问的一个话题,本文跟大家一起开启volatile学习之旅,如果有不正确的地方,也麻烦大家指出哈,一起相互学习~
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