目錄

• 一. 內存模型的相關概念
• 2.並發編程中的三個概念
  • 1.原子性
  • 2.可見性
  • 3.有序性
• 3.java內存模型
  • 1.原子性
  • 2.可見性
  • 3.有序性

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此前需要了解

1. 簡單Thread實現

一. 內存模型的相關概念

計算機在執行程序的時候,會涉及到許多讀寫操作,但是如果每次都從主存(物理內存)就會出現問題,cpu計算速度很快,但是讀寫操作會很慢,會大大降低執行速度.

但是通過高速緩存的話,就可以避免大量通過主存的讀寫操作.而通過緩存對數據記性操作則非常快.

例子:

int i = 1;
int i = i + 1;
int j = i + 1;
 

將i讀取到緩存中,然後cpu將i+1,再次存入高速緩存,直接將 緩存中的i給j賦值, 將緩存中的i j刷新到主存中.

但是在多線程中這樣操作會出現問題.

我們預期 希望兩個線程 都將i加一,使i=2,

但是也有可能會出現 線程1 將i=0取到緩存中執行加一操作 但是線程2也同時取i=0到自己的cpu緩存中執行加一操作, 這就會導致 刷新到主存之後,i的值還是1.

為了解決此問題有兩種辦法

1. 通過在總線加lock的方式(阻塞其他cpu訪問)
2. 通過緩存一致性協議(在緩存中控制,使得共享變量達到一致)

2.並發編程中的三個概念

需要保證一下三個特性 才能保證並發編程的安全

　
想並發程序正確地執行，必須要保證原子性、可見性以及有序性

1.原子性

原子性：即一個操作或者多個操作 要麽全部執行並且執行的過程不會被任何因素打斷，要麽就都不執行。

最常遇到的 就是回滾操作解決這個問題

2.可見性

可見性是指當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

3.有序性

　有序性：即程序執行的順序按照代碼的先後順序執行
　

3.java內存模型

在Java虛擬機規範中試圖定義一種Java內存模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個硬件平臺和操作系統的內存訪問差異，以實現讓Java程序在各種平臺下都能達到一致的內存訪問效果。

Java內存模型規定所有的變量都是存在主存當中（類似於前面說的物理內存），每個線程都有自己的工作內存（類似於前面的高速緩存）。線程對變量的所有操作都必須在工作內存中進行，而不能直接對主存進行操作。並且每個線程不能訪問其他線程的工作內存。

1.原子性

在Java中，對基本數據類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作，即這些操作是不可被中斷的，要麽執行，要麽不執行。

例子:

請分析以下哪些操作是原子性操作：

x = 10;         //語句1
y = x;         //語句2
x++;           //語句3
x = x + 1;     //語句4

咋一看，有些朋友可能會說上面的4個語句中的操作都是原子性操作。其實只有語句1是原子性操作，其他三個語句都不是原子性操作。

　　語句1是直接將數值10賦值給x，也就是說線程執行這個語句的會直接將數值10寫入到工作內存中。

　　語句2實際上包含2個操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內存，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內存 這2個操作都是原子性操作，但是合起來就不是原子性操作了。

　　同樣的，x++和 x = x+1包括3個操作：讀取x的值，進行加1操作，寫入新的值。

　　所以上面4個語句只有語句1的操作具備原子性。

　　也就是說，只有簡單的讀取、賦值（而且必須是將數字賦值給某個變量，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。
　　
　　從上面可以看出，Java內存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實現更大範圍操作的原子性，可以通過synchronized和Lock來實現。由於synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個線程執行該代碼塊，那麽自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。

2.可見性

對於可見性，Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。

　　當一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他線程需要讀取時，它會去內存中讀取新值。

　　而普通的共享變量不能保證可見性，因為普通共享變量被修改之後，什麽時候被寫入主存是不確定的，當其他線程去讀取時，此時內存中可能還是原來的舊值，因此無法保證可見性。

　　另外，通過synchronized和Lock也能夠保證可見性，synchronized和Lock能保證同一時刻只有一個線程獲取鎖然後執行同步代碼，並且在釋放鎖之前會將對變量的修改刷新到主存當中。因此可以保證可見性
　　

3.有序性

java內存模型規定的部分順序

1. 程序次序規則：一個線程內，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作
2. 鎖定規則：一個unLock操作先行發生於後面對同一個鎖額lock操作
3. volatile變量規則：對一個變量的寫操作先行發生於後面對這個變量的讀操作
4. 傳遞規則：如果操作A先行發生於操作B，而操作B又先行發生於操作C，則可以得出操作A先行發生於操作C
5. 線程啟動規則：Thread對象的start()方法先行發生於此線程的每個一個動作
   線程中斷規則：對線程interrupt()方法的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
6. 線程終結規則：線程中所有的操作都先行發生於線程的終止檢測，我們可以通過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經終止執行
7. 對象終結規則：一個對象的初始化完成先行發生於他的finalize()方法的開始

　　這8條原則摘自《深入理解Java虛擬機》。

不符合以上規則的需要進行操控
通過使用volitile 或者synchronized Lock.

java內存模型 並發三個特性