div 循環 指令重排序 model 引擎 註意 共享 文章 cnblogs

硬件的效率與一致性

在計算機中,內存的讀寫與處理器的計算速度有幾個級的差距.這樣會嚴重影響到TPS(Transations Per Second). 所以會為每個處理器配一個高速緩存以緩和處理器的速度.而在計算機中，多個處理器共享一個內存，這個時候數據的讀寫操作將不會安全

什麽是內存模型

名詞解釋：JMM(Java Memory Model),即Java內存模型 如果想要深入了解Java並發編程,必須先學習好JMM,JMM定義了jvm虛擬機在計算機內存中的工作方式

工作內存與主內存

java內存模型規定了所有變量都必須存儲在主內存中. 線程對變量的所有操作(賦值與讀取)都必須在工作內存中進行,而不能直接讀寫主內存的變量 線程間也無法直接訪問對象工作內存中的變量,而是通過主內存來進行交互(線程間變量值的傳遞需要主主內存來完成)

內存間相互交互

工作內存與主內存之間有規定的協議.即一個變量如何從主內存拷貝到工作內存中,又如何從工作內存同步變量到主內存中.以下有8個操作指令： 　　1.lock(鎖定)作用於主內存的變量中,鎖定並讓某線程獨享 　　2.unlock(解鎖)作用於主內存的變量中,解鎖變量以讓其他線程訪問 　　3.read(讀取)作用於主內存變量中，以便工作內存下一步的load操作 　　4.load(載入)作用於工作內存中，載入從主內存中讀取的變量 　　5.use(使用)作用於工作內存中.他把工作內存中的值傳遞給執行引擎,每當虛擬機需要使用到變量值的時執行這個操作 　　6.assign(賦值)作用於工作內存中，他把從執行引擎中返回的最新值賦值給變量，每當虛擬機遇到一個給變量賦值的字節指令碼時執行這個操作 　　7.store(存儲)作用於工作內存中，它把工作內存中的值傳遞到主內存中，以便下一步的write操作 　　8..write(寫入)作用於主內存中，它把從store操作獲取的值更新到內存中 上述的8中基本操作必須滿足以下規則： 　　1.不允許read、load和store、write單獨出現 　　2.不允許線程對其最近的assign操作,即工作內存中的變量改變後必須同步到主內存中 　　3.不允許一個線程無原因的同步變量到主內存中 　　4.一個新的變量只能從主內存中產生.工作內存中不允許使用未被初始化(load、assign)的變量 　　5.變量最多只能同時被一個線程執行load操作，且可以操作任意次，相對的需要執行一樣多次的unlock操作. 　　6.lock操作時會清除工作內存中的變量的值.當需要讀取時再從主內存中載入 　　7.如果一個變量沒有進行lock操作那就不允許執行unlock操作，也不能去unlock其他線程鎖定的變量 　　8.在執行unlock操作前變量必須先同步到主內存中

Volatile變量的特殊性

關鍵字volatile可以說是Java虛擬機最輕量級的同步機制 一個變量被定義為volatile,它將具備兩種特性: 　　1.保證變量對所有線程的“可見性”變量的改變將會同步更新到其他的擁用該變量的線程中,而普通的變量不能做到這裏點，普通變量的值在線程間傳遞均需要通過主內存來完成，需要註意的是：volatile只能保證變量的可見性，在多線程的環境中也並非是絕對安全的 　　2.使用volatile變量表示禁止指令重排序優化 　　指令重排序的解釋：http://blog.csdn.net/beiyetengqing/article/details/49580559 　　線程安全指標：可見性、原子性、有序性 Java內存模型是圍繞著可見性、原子性、有序性這三個特征建立

的 　　1.原子性(Atomicity): 　　　　由Java內存模型來保證原子性的操作有read、load、assign、use、store、write, 大致可以認為基本數據類型的訪問讀寫是具備原子性。如果需要一個更大的原子性保證，還有lock和unlock，在虛擬機中沒有直接把這兩操作給用戶使用，而是隱式的在字節 碼添加指令monitorenter和monitorenter進行操作.這兩個字節碼對象jdk代碼中就是同步塊-synchronize關鍵字 　　2.可見性(Visibility): 　　　　可見性是指當線程改變了共享的變量,其他線程能夠馬上知道此次的修改 　　　　2.1:volatile就驗證了這一點 　　　　2.2:synchronize也是可見性的，因為在其unlock操作之前，必須把變量值同步到主內存中 　　　　2.3 final也是有可見行.因為被final修飾的字段一旦被構造器初始化完成，並且構造器沒把this傳遞出去,那在其他線程中就能看見final字段的值（WTF？不懂） 　　3.有序性(Ordering): 　　　　編譯器或者運行時環境為了優化程序性能，會對代碼進行重排序.而volatile關鍵字本身就禁止指令重排序，synchronize則是由“一個變量在同一時刻只能有一個線程進行lock操作”獲得.持有同一個鎖的兩個同步塊只能串行的進行（why？）

先行發生happends-before原則

如果java內存模型中只能靠volatile和synchronize關鍵字來有序性的執行,那麽有一些操作起來就會非常頻繁，所以Java語言中有一種現行發生happens-before的原則，如下 程序次序規則:在一個線程內，按照控制流順序，控制流前面的操作先行發生於控制流後面的操作，說“控制流”是因為還要考慮到分支、循環結構 管程鎖定規則：unlock操作必須先行發生於同一個鎖的lock操作 volatile規則：變量的寫操作必須先於讀操作 線程啟動規則：thread的start()方法先於任何方法 線程終止規則：線程中的所有方法都先行與對此線程終止檢測 線程中斷規則：對線程的interrupt()方法調用先行發生於被中斷線程的代碼檢測到中斷事件的發生 對象終結規則：對象的初始化完成必須先發生於finalize()方法的開始 傳遞新：A操作先於B操作，B操作先於C操作，則A操作一定先於C操作 文章基於以下兩篇好博文 http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4859107.html http://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html

jvm Java內存模型