Java內存模型

概述

在併發編程中，須要處理兩個關鍵問題：線程之間如何通訊，以及線程之間如何同步。通訊是指線程之間如何交換信息，在命令式編程中，線程之間的通訊機制有兩種：內存共享和消息傳遞。

同步是指程序中用於控制不一樣線程間的操做發生相對順序的機制。在共享內存併發模型中，同步是顯性進行的。程序員須要顯性設置某段代碼在線程之間的互斥執行。在消息傳遞的併發模型中，因爲消息的發送必須在消息的接受以前，所以同步是隱性進行的。

Java併發採用的是共享內存模型。

Java內存模型（JMM）的關鍵技術點都是圍繞着多線程的原子性、有序性、可見性來創建的。

1. 原子性-Atomicity

原子性是指一個操做是不可中斷的。即便在多個線程一塊兒執行的時候，一個操做一旦開始，就不會被其餘線程干擾。

例如，對於一個靜態變量i，有兩個線程對其賦值，線程A給它賦值1，線程B給它賦值2，那麼無論這兩個線程如何工做，i要麼是1，要麼是2。線程A和B之間是沒有干擾的，這就是原子性的一個特色，不可被中斷。

可是若是使用long類型（long類型是64位）的話，對於32位操做系統而言，long型數據的讀寫不是原子操做，也就是說，多個線程同時對一個long進行操做的話，線程之間的結果是有干擾的。

2. 可見性-Visibility

可見性是指當一個線程修改了一個共享變量的值，其餘線程是否可以當即知道這個修改。對於串行程序來講，這個問題是不存在的，由於在任何一個步驟中修改了變量值，在後續的步驟中讀取這個值，必定是修改後的。

可是在並行程序中就不見得了。若是一個線程修改了變量值，其餘線程未必能立刻知道這個改動。A線程和線程B分別讀取了變量i，A再對變量i操做，這時候B是不必定能立刻知道的。

3. 有序性-Ordering

對於一個線程的執行代碼而言，咱們老是習慣性的認爲代碼的執行是從前日後依次執行的。可是在併發時，程序的執行就可能出現亂序。給人的直觀感覺就是：後面的代碼先執行，前面的代碼後執行。聽起來很難以想象，這是因爲程序在執行時，可能會進行指令重排，即在不影響串行語義的狀況下對指令的順序進行調整，以優化CPU的執行效率（指令重排能夠保證串行語義一致，但沒有辦法保證多線程間的語義也一致）。關於指令重排，後面抽空再寫專門的文章來講明。

雖然java虛擬機和執行系統會對指令進行重排，可是仍是有一些原則是指令重排不能違背的，即Happen-Before規則：

• 程序順序原則：一個線程內保證語義的串行性

• volatile規則：volatile變量的寫，先發生於讀，這保證了volatile變量的可見性（抽空寫一篇關於volatile的介紹）

• 鎖規則：解鎖（unlock）必然發生在隨後的加鎖（lock）前

• 傳遞性：A先於B，B先於C，則A必然先於C

• 線程的start()方法先於它的每個動做

• 線程的全部操做先於線程的終結（Thread.join()）

• 線程的中斷（interrupt()）先於被中斷線程的代碼

• 對象的構造函數執行、結束先於finalize()方法

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