Java内存模型-Java内存模型的基础1

章节目录

• 1.并发编程需要解决的问题-线程间通信&线程间同步
• 2.Java内存模型的抽象结构
• 3.从源代码到指令序列的重排序
• 4.happens-before 简介

1.并发编程需要解决的问题-线程间通信&线程间同步

并发编程中需要处理两个关键问题：线程间通信、 线程间同步

线程之间通信机制分为两种：共享内存、消息传递
共享内存通信与同步

操作类型	实现方式
通信	线程之间共享程序的公共状态，通过写－读内存中的变量的公共状态进行隐式通信
同步	显式进行同步，必须显式制定某个方法或某段代码需要在线程之间互斥执行

消息传递通信与同步

操作类型	实现方式
通信	线程之间没有公共状态，线程之间通过发送消息显式进行通信
同步	隐式进行同步，消息发送必须在消息发送之前

注意：java并发采用的是共享内存模型，java线程之间的通信总是隐式进行的。

2.Java内存模型的抽象结构

• 在Java中所有的实例对象、静态数据域、和数组元素都存储在堆内存当中，堆内存在线程之间是共享的。 -堆中数据域是线程共享的
• 局部变量、方法定义参数、和异常处理器参数不会在线程之间共享、他们不会有内存可见性问题，也不受内存模型的影响。-线程独享的

JMM简介
JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。(可见性保证)
如下图所示:

JMM内存模型抽象结构示意图

图示解释

1.线程之间共享的变量存储在主内存中，每个线程都有一个本地内存，本地内
存中存储了用共享内存中共享数据的副本。

线程A与线程B之间进行通信

1.线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主存中去
2.线程B到主存中去读取线程A之前已更新过的新的共享变量

JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为Java程序员提供内存可见性保证。

3.从源代码到指令序列的重排序

重排序的作用

在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。

重排序类型	含义
编译器优化的重排序	编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序
指令级并行的重排序	不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序
内存系统的重排序	处理器采用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看起来是在乱序执行

对于处理器重排序，JMM处理器重排序规则要求java编译器在生成指令序列
时，插入特定类型的内存屏障指令，通过内存屏障指令禁止特定类型的处理器
重排序。

4.happens-before 简介

Java内存模型，使用happens-before的概念来阐述操作之间的内存可见性、
在JMM中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见、那么两个操作之间必须要存在happens-before（前一个操作的结果对后一个操作可见）关系。

与程序员密切相关的happens-before规则如下：

1.程序顺序规则：一个线程中的每个操作，happens-before于线程中的任意后续操作。
2.监视器锁规则：对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁。
3.volatile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操作happens-beforeB，且B happens-before C,那么A happens-before C。