java并发编程的艺术 -- java内存模型

java内存模型的抽象结构

实例域、静态域、数组元素存储在堆内存，堆内存是线程间共享的
局部变量、方法定义参数、异常处理参数不会在线程之间共享

java memory model

线程之间的共享内存存储在主内存，每个线程都会有个本地的线程副本

重排序

1. 编译器优化重排序
2. 指令级并行重排序
3. 内存系统重排序

java内存模型之happens-before

jmm的设计

jmm把happens-before要求禁止的重排序分为了两类:

• 会改变程序执行结果的重排序
• 不会改变程序执行结果的重排序

jmm会这两种不同性质的重排序采用不同策略:

• 对于会改变程序执行结果的重排序,jmm要求编译器和处理器必须禁止这种重排序
• 对于不会改变程序执行结果的重排序,jmm没有要求(即为许可这种重排序)

happens-before的定义

1. 如果一个操作happens-before另一个操作,那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见，而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前(从编程人员角度来说:如果A happens-before B,那么java内存模型将向程序员保证-A操作的结果将对B可见,且A的执行顺序排在B之前.注意,这只是java内存模型像程序员做出的保证)
2. 两个操作之间存在happens-before关系,并不意味这java平台的具体实现必须按照happens-before关系指定的顺序来执行.如果重排序之后的执行结果，与按happens-before关系执行的结果一致,那么是运行这种重排序(JMM其实是遵循一个基本原则:只要不改变程序的执行结果{指的是单线程程序和正确同步的多线程程序},编译器和处理器怎么优化都行.JMM这么做的原因是:程序员对于这两个操作是否真的被重排序并不关心,关心的是程序执行时的语义不能被改变{既执行结果不能被改变}.因此,happens-before关系本质上和as-if-serial语义是一回事)。

happens-before规则

1. 程序顺序规则:一个线程中的每个操作,happens-before于该线程中的任意后续操作
2. 监视器锁规则:对于一个锁的解锁,happens-before于随后对这个锁的加锁
3. volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于任意后续对这个volatile域的读
4. 传递性:如果A happens-before B,且B happens-before C,那么A happens-before C。
5. start()规则:如果线程A执行操作ThreaB.start()（启动线程B）,那么A线程的 ThreaB.start()操作happens-before于线程B中的任意操作。
6. join()规则:如果线程A执行操作ThreaB.join()并成功返回,那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreaB.join()操作成功返回。