对volitile变量的写入操作之后要保证不能和读之后的读操作重排序。这是内存重排序的一种解决方案happenbeforr中规定的底层通过刚开始讲的内存屏障保证不会重排序。
要想要理解透彻JMM(Java内存模型),首先我们要从CPU缓存模型和指令重排序讲起!
特殊的是StoreLoad,会使该屏障之前的所有内存访问指令(装载和存储指令)完成之后,才执行该屏障之后的内存访问指令;是一个”全能型”的屏障,它同时具有其他三个屏障的效果
内存屏障(也称内存栅栏,内存栅障,屏障指令等,是一类同步屏障指令,是CPU或编译器在对内存随机访问的操作中的一个同步点,使得此点之前的所有读写操作都执行后才可以开始执行此点之后的操作),避免代码重排序。内存屏障其实就是一种JVM指令,Java内存模型的重排规则会要求Java编译器在生成JVM指令时插入特定的内存屏障指令,通过这些内存屏障指令,volatile实现了Java内存模型中的可见性和有序性,但volatile无法保证原子性。
今天看到一篇论文:Linux Block IO: Introducing Multi-queue SSD Access on Multi-core Systems 。 这篇论文发表于 2013 年,介绍 Linux 内核的 block layer 针对现代硬件——高速 SSD、多核 CPU(NUMA)的新设计。 总的来说,设计方案不难理解,并没有涉及什么牛逼或者新颖的内容。这里面提到的内容从 Linux 3.11 开始出现在内核,Linux 3.16 成为内核的一个完整特性[6]。Linux 5.0 开始成为 block layer 的默认选项[7]。
在执行程序时,为了提供性能,处理器和编译器常常会对指令进行重排序,但是不能随意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要满足以下两个条件: 在单线程环境下不能改变程序运行的结果; 存在数据依赖关系的不允许重排序 如果看过LZ上篇博客的就会知道,其实这两点可以归结于一点:无法通过happens-before原则推导出来的,JMM允许任意的排序。 as-if-serial语义 as-if-serial语义的意思是,所有的操作均可以为了优化而被重排序,但是你必须要保证重排序后执行的结果不能被改变,编译器、runt
在执行程序时,为了提供性能,处理器和编译器常常会对指令进行重排序,但是不能随意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要满足以下两个条件: 1. 在单线程环境下不能改变程序运行的结果; 2. 存在数据依赖关系的不允许重排序
现代处理器采用了指令级并行技术(Instruction-Level Parallelism, ILP)来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
上一篇博客我们了解了Java内存模型,下面我们来了解一下重排序和数据依赖性的相关知识。
指令是指示计算机执行某种操作的命令,如:数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令。指令不同于我们所写的代码,一行代码按照操作的逻辑可以分成多条指令。
读者看到这个结果是不是大吃一惊?在运行了13万次之后,竟然得到一个x=0、y=0的结果。
在执行程序时。为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分为3中类型: 1 编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序。 2 指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令集并行技术(ILP) ,来讲多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对机器指令的执行顺序。 3 内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区。这便得加载和存储操作看上去可能时在乱序执行。 从Java源代码到最终实际执行得指令序列,会分别经历下面3种重排序,,如下图
根据 as if serial原则,它强调了单线程。那么多线程发生重排序又是怎么样的呢?
final域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则: - 在构造函数内对一个final域的写入,与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量,这两个操作之间不能重排序。 - 初次读一个包含final域的引用,与随后初次读这个final域,这两个操作之间不能重排序。
数据依赖性 如果两个操作访问同一个变量,且这两个操作中有一个为写操作,此时这两个操作之间就存在数据依赖性。数据依赖分下列三种类型: 名称 代码示例 说明 写后读 a = 1;b = a; 写一个变量之后,再读这个位置。 写后写 a = 1;a = 2; 写一个变量之后,再写这个变量。 读后写 a = b;b = 1; 读一个变量之后,再写这个变量。 上面三种情况,只要重排序两个操作的执行顺序,程序的执行结果将会被改变。 前面提到过,编译器和处理器可能会对操作做重排序。编译器和处理器在重排序时,会遵守数据依
对于一名高级 Java 工程师来说,JVM 可以说是面试必问的一个知识点,而大多数人可能没有对 JVM 的实际开发和使用经验,接下来这一系列文章将带你深入了解 JVM 需要掌握的各个知识点。这也将帮助你完成从初级程序员到高级程序员的转变。关于Java内存模型整理了一份+笔记,地址:Java后端面试真题。
重排序是指编译器或处理器为了提高程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段。重排序可以导致操作延时或程序看似乱序执行,给程序运行的结果带来一定的不确定性。
JDK天生就是多线程的,多线程大大提速了程序运行的速度,但是凡事有利就有弊,并发编程时经常会涉及到线程之间的通信跟同步问题,一般也说是可见性、原子性、有序性。
之前介绍了在RAG系统中使用混合检索,而混合检索将不同的检索技术的优势,如向量检索适合语义模型匹配,而关键词检索适合精准匹配。将不同的优势结合互补单一检索的劣势,获得更好的召回结果。----
👆点击“博文视点Broadview”,获取更多书讯 什么是指令重排序呢? 为了更加直观地理解,笔者还是通过一个案例来说明。 public class MemoryReorderingExample { private static int x=0,y=0; private static int a=0,b=0; public static void main(String[] args) throws InterruptedExc
如果两个操作访问同一个变量,且这两个操作中有一个为写操作,此时这两个操作之间就存在数据依赖性.
volatile 是一个Java 中的关键字,一个提供基础同步属性的关键字。针对JVM重排序在并发场景下的问题,被vlolatile修饰的关键词,编译器不会将该变量的操作与其他内存操作进行重排序。
现在让我们分析writer ()方法。writer ()方法只包含一行代码:obj = new FinalExample ()。这行代码包含两个步骤:
final关键字的使用方法以及含义,在JAVA面试中经常会被问到,final可以修饰变量,方法和类,用于表示所修饰的内容一旦赋值之后就不会再被改变,比如String类就是一个final类型的类。
1、基础与概念 (1)、共享性、互斥性、原子性、可见性、有序性。 (2)、JMM内存模型——描述线程本地内存和主内存之间的抽象关系。线程A和线程B之间通讯,需要通过主内存。 JMM属于语言级的内存模型
final可以修饰变量,方法和类,用于表示所修饰的内容一旦赋值之后就不会再被改变,比如String类就是一个final类型的类。即使能够知道final具体的使用方法,final在多线程中存在的重排序问题很容易忽略,希望能够一起做下探讨。
面试官:之前从硬件级别聊了可见性的相关问题。这次能能简单从硬件级别聊聊指令重排吗?
与前面介绍的锁和volatile相比较,对final域的读和写更像是普通的变量访问。对于final域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则: 在构造函数内对一个final域的写入,与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量,这两个操作之间不能重排序。 初次读一个包含final域的对象的引用,与随后初次读这个final域,这两个操作之间不能重排序。 下面,我们通过一些示例性的代码来分别说明这两个规则: public class FinalExample { int i;
编译器优化乱序和CPU执行乱序的问题可以分别使用优化屏障 (Optimization Barrier)和内存屏障 (Memory Barrier)这两个机制来解决:
上一篇我们讲到了处理器在执行时,会对指令进行重排序,而这会导致数据一致性问题。对指令重排的理解非常重要,这也是并发问题出现的最大原因。
上面一段代码是非常经典来讲CPU对指令重排序的案例。因为我们经过一段时间的Run出的结果很惊讶:
比如 writer()里obj = new FinalExample(); 包含两个步骤:
相信在座各位都中过编译器施的”迷魂药”,表面你以为你写的程序按你的意志在顺序执行着,看了看程序执行结果,没错确实是自己期望的结果。
在并发编程中,我们需要处理两个关键问题:线程之间如何通信及线程之间如何同步(这里的线程是指并发执行的活动实体)。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中,线程之间的通信机制有两种:共享内存和消息传递。
与前面介绍的锁和volatile相比较,对final域的读和写更像是普通的变量访问。对于final域,编译器和处理器要遵守两个重排序规则:
在多线程中稍微不注意就会出现线程安全问题,那么什么是线程安全问题?为什么会出现线程安全问题?出现线程安全的问题一般是因为主内存和工作内存数据不一致性和重排序导致的,而解决线程安全的问题最重要的就是理解这两种问题是怎么来的,那么,理解它们的核心在于理解Java内存模型(JMM)。
而我们这里要记录的则是 Java 线程间通信使用的 共享内存, 也就是 Java 的内存是怎么样子的
主线如上图红色箭头,大家可以先看看整体讲的是什么。java内存模型前面是铺垫,后面是相关内容。
在计算机中,软件技术和硬件技术有一个共同的目标:在不改变程序执行结果的前提下,尽可能提高并行度。
Java的并发采用的是共享内存模型,Java线程之间的通信总是隐式进行,整个通信过程对程序员完全透明。
volatile是Java提供的一种轻量级的同步机制。Java 语言包含两种内在的同步机制:同步块(或方法)和 volatile 变量,相比于synchronized(synchronized通常称为重量级锁),volatile更轻量级,因为它不会引起线程上下文的切换和调度。但是volatile 变量的同步性较差(有时它更简单并且开销更低),而且其使用也更容易出错。
并发编程模型的分类 在并发编程中,我们需要处理两个关键问题:线程之间如何通信及线程之间如何同步(这里的线程是指并发执行的活动实体)。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中,线程之间的通信机制有两种:共享内存和消息传递。 在共享内存的并发模型里,线程之间共享程序的公共状态,线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。在消息传递的并发模型里,线程之间没有公共状态,线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信。 同步是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。在共享内存并发模型里,
JMM把happens-before要求禁止的重排序分为下面两类: - 会改变程序执行结果的重排序; - 不会改变程序执行结果的重排序。
Java并发的通信机制是通过共享内存实现的。线程之间共享程序的公共状态,线程通过读写内存中的公共状态进行隐式通讯。这对程序员是透明的,我们需要理解其工作机制,以防止内存可见性问题,从而编写出正确同步的代码。
当我们写一个单线程程序时,总以为计算机会一行行地运行代码,然而事实并非如此。 什么是重排序? 重排序指的是编译器、处理器在不改变程序执行结果的前提下,重新排列指令的执行顺序,以达到最佳的运行效率。 重排序分类 重排序分为:编译器重排序 和 处理器重排序。 数据依赖 编译器和处理器并不会随意的改变指令的执行顺序,因为有些指令之间是有依赖关系的,若改变了他们的执行顺序,就会出现错误的结果。 因此,编译器和处理器只会对没有依赖关系的指令进行重排序。 数据依赖:若相邻的两条指令访问同一个变量,并且其中有一条指令
当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存中。
那在众多的单例实现方式中呢,双重检查单例(Double Check Lock)又是比较常用的一种实现方案,简称DCL;
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云