學(xué)習(xí)Java內(nèi)存模型JMM心得
有時候編譯器、處理器的優(yōu)化會導(dǎo)致runtime與我們設(shè)想的不一樣,為此Java對編譯器和處理器做了一些限制,JAVA內(nèi)存模型(JMM)將這些抽象出來,這樣編寫代碼時就無需考慮那么多底層細節(jié),并保證“只要遵循JMM的規(guī)則編寫程序,其運行結(jié)果一定是正確的”。
JMM的抽象結(jié)構(gòu)
在Java中,所有的實例、靜態(tài)變量存儲在堆內(nèi)存中,堆內(nèi)存是可以在線程間共享的,這部分也稱為共享變量。而局部變量、方法定義參數(shù)、異常處理參數(shù)是在棧中的,棧內(nèi)存不在線程間共享。
而由于編譯器、處理器的優(yōu)化,會導(dǎo)致共享變量出現(xiàn)可見性問題,像在多核處理器中(multi-processor),線程可以在不同的處理器上執(zhí)行,而處理器之間緩存不一致,會使共享變量出現(xiàn)可見性問題,有可能兩個線程看到同一個變量不同值。
JMM將這些硬件做的優(yōu)化抽象成每個線程都有一個本地內(nèi)存。需要讀寫共享變量時,從主內(nèi)存中拷貝一份到本地內(nèi)存。當(dāng)寫共享變量時,先寫到本地內(nèi)存中去,在將來某個時間再刷新到主內(nèi)存中。當(dāng)再次讀共享變量時,則只會從本地內(nèi)存中讀取。
這樣線程間通訊就需要經(jīng)過兩步:
寫線程:刷新本地內(nèi)存到主內(nèi)存中去讀線程:從主內(nèi)存讀取更新后的值
這樣在寫-讀之間就有一個延遲:本地內(nèi)存什么時候刷新到主內(nèi)存中去?導(dǎo)致可見性問題,不同線程可能看到的共享變量不一樣。
happens-before
從字面上看happens-before的意思是“發(fā)生在此之前”。這是java對程序執(zhí)行順序制定的規(guī)則,實現(xiàn)同步必須遵循該規(guī)則。這樣程序員只需要寫出正確的同步程序,happens-before保證運行結(jié)果不會錯。
A happens-before B,不僅僅表示A在B之前執(zhí)行,還意味著A的執(zhí)行結(jié)果對B可見,這保證了可見性。
A happens-before B,A也不一定要在B之前執(zhí)行,如果AB交替,執(zhí)行結(jié)果任然正確,則允許編譯器、處理器進行優(yōu)化重排序。所以只要程序結(jié)果正確,編譯器、處理器怎么優(yōu)化,怎么重排序都沒問題,都是好的。
happens-before規(guī)則
程序順序規(guī)則:在一個線程中,前面的操作happens-before后面的操作鎖規(guī)則:對同一個鎖,解鎖happens-before加鎖 volatile域規(guī)則:寫volatile變量,happens-before后面任意一個讀這個volatile變量的操作傳遞性:A happens-before B,B happens-before C,則A happens-before C start()規(guī)則:如果線程A執(zhí)行ThreadB.start() 那么ThreadB.start() happens-before 線程B中任何操作 join()規(guī)則:如果線程A執(zhí)行ThreadB.join(),那么線程B中的所有操作happens-before ThreadB.join()
下面這個示例有助于理解happens-before
double pi = 3.14; //A double r = 1.0; //B double area = pi * r *r; //C
這里有三個happens-before關(guān)系,規(guī)則1、2是程序順序規(guī)則,規(guī)則3是傳遞性規(guī)則推導(dǎo)出來的:
A happens-before B B happens-before C A happens-before C
C依賴于A、B,但是A和B誰也不依賴。所以即使A和B重排序,執(zhí)行結(jié)果也不會發(fā)生變化,這種重排序,JMM是運行的。
下面兩種執(zhí)行順序的結(jié)果都是正確的。
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