假設(shè)線程A和線程B使用監(jiān)視器鎖來(lái)正確同步，A線程的3個(gè)操作執(zhí)行后釋放監(jiān)視器鎖，隨后B線程獲取同一個(gè)監(jiān)視器鎖。那么程序在順序一致性模型中的執(zhí)行效果如下所示：順序一致性模型的一種執(zhí)行效果

假設(shè)線程A和線程B沒(méi)有做同步，那么這個(gè)未同步的程序在順序一致性模型中的另一種可能的效果如下所示：

順序一致性模型的另一種執(zhí)行效果：

未同步程序在順序一致性模型中雖然整體執(zhí)行順序是無(wú)序的，但是所有線程都只能看到一個(gè)一直的整體執(zhí)行順序。以上圖為例，線程A和B看到的執(zhí)行順序都是：A1 - B1 - A2 - B2 - A3 - B3。之所以能得到這個(gè)保證是因?yàn)轫樞蛞恢滦詢?nèi)存模型中的每個(gè)操作必須立即對(duì)任意線程可見(jiàn)。

但是，在JMM中就沒(méi)有這個(gè)保證。未同步程序在JMM中不但整體的執(zhí)行順序是無(wú)序的，而且所有線程看到的操作執(zhí)行順序也可能不一致。 比如，在當(dāng)前線程把寫(xiě)過(guò)的數(shù)據(jù)緩存在本地內(nèi)存中，在沒(méi)有刷新到主內(nèi)存之前，這個(gè)寫(xiě)操作僅對(duì)當(dāng)前線程可見(jiàn)；從其他線程的角度來(lái)觀察，會(huì)認(rèn)為這個(gè)寫(xiě)操作根本被當(dāng)前線程執(zhí)行。只有當(dāng)前線程把本地內(nèi)存中寫(xiě)過(guò)的數(shù)據(jù)刷新到主內(nèi)存之后，這個(gè)寫(xiě)操作才能對(duì)其他線程可見(jiàn)。這種情況就會(huì)出現(xiàn)多種運(yùn)行結(jié)果。

2.3 同步程序的順序一致性效果

對(duì)上一章的ReorderExample程序用鎖來(lái)同步

package com.lizba.p1;

/**
 * <p>
 *      同步示例
 * </p>
 *
 * @Author: Liziba
 * @Date: 2021/6/8 21:44
 */
public class SynReorderExample {

    // 定義變量a
    int a = 0;
    // flag變量是個(gè)標(biāo)記，用來(lái)標(biāo)志變量a是否被寫(xiě)入
    boolean flag = false;

    public synchronized void writer() {     // 獲取鎖
        a = 1;
        flag = true;
    }                                       // 釋放鎖

    public synchronized void reader() {     // 獲取鎖
        if (flag) {
            int i = a * a;
            System.out.println("i:" + i);
        }
    }                                       // 釋放鎖

}

測(cè)試代碼

/**
  * 測(cè)試
  *
  * @param args
  */
public static void main(String[] args) {

    final SynReorderExample re = new SynReorderExample();

    new Thread() {
        public void run() {
            re.writer();
        }
    }.start();

    new Thread() {
        public void run() {
            re.reader();
        }
    }.start();
}

執(zhí)行多次結(jié)果結(jié)果都為1

總結(jié)：

在上面的示例代碼中，假設(shè)A線程執(zhí)行writer()方法后，B線程執(zhí)行reader()方法。這是一個(gè)正確同步的多線程程序。根據(jù)JMM規(guī)范，該程序的執(zhí)行結(jié)果將與該程序在順序一致性內(nèi)存模型中的執(zhí)行結(jié)果相同。

順序一致性模型中和JMM內(nèi)存模型中的執(zhí)行時(shí)序圖

總結(jié)

在順序一致性模型中，所有操作完全按程序的順序串行執(zhí)行。而在JMM中，臨界區(qū)內(nèi)的代碼可以重排序（但JMM不允許臨界區(qū)的代碼“逸出”到臨界區(qū)之外，那樣會(huì)破壞監(jiān)視器鎖的語(yǔ)義）。JMM會(huì)在進(jìn)入臨界區(qū)和退出臨界區(qū)的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)做一些特殊處理，使得線程在這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)具有順序一致性模型中相同的內(nèi)存視圖。雖然線程A在臨界區(qū)內(nèi)做了重排序，但由于監(jiān)視鎖互斥執(zhí)行的特性，這里線程B無(wú)法“觀察”到線程A在臨界區(qū)內(nèi)的重排序。JMM在具體實(shí)現(xiàn)上的基本方針為：在不改變（正確同步）程序執(zhí)行結(jié)果的前提下，盡可能為編譯器和處理器的優(yōu)化打開(kāi)方便大門(mén)。

2.4 未同步程序的執(zhí)行特性

對(duì)于未同步或者未正確同步（代碼寫(xiě)錯(cuò)了的兄弟們），JMM只提供最小的安全性：

線程執(zhí)行時(shí)讀取到的值不會(huì)無(wú)中生有（Out Of Thin Air）

• 之前某個(gè)線程寫(xiě)入的值
• 默認(rèn)值（0、Null、False）-- JVM會(huì)在已經(jīng)清零了內(nèi)存空間（Pre-zeroed Memory）分配對(duì)象。
  

未同步程序在兩個(gè)模型中的執(zhí)行特性對(duì)比

第三個(gè)差異和總線的機(jī)制有關(guān)。在一些32位處理器上，處理64位的數(shù)據(jù)寫(xiě)操作，需要將一個(gè)寫(xiě)操作拆分為兩個(gè)32位的寫(xiě)操作。

3、 64位long型和double型變量寫(xiě)原子性

3.1 CPU、內(nèi)存和總線簡(jiǎn)述

在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)通過(guò)總線在處理器和內(nèi)存之間傳遞，每次處理器和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳遞都是通過(guò)一系列的步驟來(lái)完成的，這一系列的步驟稱之為總線事務(wù)（Bus Transaction）?？偩€事務(wù)包括讀事務(wù)（Read Transaction）和寫(xiě)事務(wù)（WriteTransaction），事務(wù)會(huì)讀\寫(xiě)內(nèi)存中一個(gè)或多個(gè)物理上連續(xù)的字。

• 讀事務(wù) → 內(nèi)存到處理器
• 寫(xiě)事務(wù) → 處理器到內(nèi)存

重點(diǎn)：總線會(huì)同步試圖并發(fā)使用總線的事務(wù)。在一個(gè)處理器執(zhí)行總線事務(wù)期間，總線會(huì)禁止其他處理器和I\O設(shè)備執(zhí)行內(nèi)存的讀\寫(xiě)。

圖示：總線工作機(jī)制

由上圖所示：設(shè)處理器A、B、C、D同時(shí)向總線發(fā)起總線事務(wù)，這時(shí)總線總裁（Bus Arbitration）會(huì)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)作出裁決，這里假設(shè)處理器A在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝（總線仲裁會(huì)確保所有處理器能公平訪問(wèn)內(nèi)存）。此時(shí)處理器A繼續(xù)它的總線事務(wù)，而其他所有的總線事務(wù)必須要等待A的事務(wù)完成才能再次執(zhí)行內(nèi)存的讀\寫(xiě)操作?？偩€事務(wù)工作機(jī)制確保處理器對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)以串行的方式執(zhí)行。在任意時(shí)間點(diǎn)都只有一個(gè)處理器可以訪問(wèn)內(nèi)存，這個(gè)特性能確?？偩€事務(wù)之間的內(nèi)存讀\寫(xiě)操作具有原子性。

3.2 long和double類型的操作

在一些32位的處理器上，如果要求對(duì)64位數(shù)據(jù)的寫(xiě)操作具有原子性，那么會(huì)有非常大的同步開(kāi)銷。Java語(yǔ)言規(guī)范中鼓勵(lì)但不強(qiáng)求JVM對(duì)64位long型和double類型的變量寫(xiě)操作具有原子性。當(dāng)JVM在這種處理器上運(yùn)行時(shí)，會(huì)把一個(gè)64位的變量寫(xiě)操作拆成兩個(gè)32位寫(xiě)操作來(lái)執(zhí)行，此時(shí)寫(xiě)不具備原子性。

圖示：總線事務(wù)執(zhí)行的時(shí)序圖

存在問(wèn)題：

假設(shè)處理器A寫(xiě)一個(gè)long類型的變量，同時(shí)處理器B要讀這個(gè)long類型的變量。處理器A中64位的寫(xiě)操作被拆分成兩個(gè)32位的寫(xiě)操作，且這兩個(gè)32位的寫(xiě)操作被分配到不同的事務(wù)中執(zhí)行。此時(shí)，處理器B中64位的讀操作被分配到單個(gè)讀事務(wù)中執(zhí)行。如果按照上面的執(zhí)行順序，那么處理器B讀取的將會(huì)是一個(gè)不完整的無(wú)效值。

處理方式：

JSR-133內(nèi)存模型開(kāi)始（JDK1.5），寫(xiě)操作能拆分成兩個(gè)32位寫(xiě)事務(wù)執(zhí)行，讀操作必須在單個(gè)事務(wù)中執(zhí)行。

到此這篇關(guān)于并發(fā)編程之Java內(nèi)存模型順序一致性的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)存模型順序一致性內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！