Java 內存模型
JVM系統中存在一個主內存(Main Memory),Java中所有變量都儲存在主存中,對于所有線程都是共享的。每條線程都有自己的工作內存(Working Memory),工作內存中保存的是主存中某些變量的拷貝,線程對所有變量的操作都是在工作內存中進行,線程之間無法相互直接訪問,變量傳遞均需要通過主存完成。
模型的規則:
1.原子性:保證程序得到成員變量(非局部變量)的值或者是初始值,又或者是某線程修改后的,絕對不是多個線程混亂修改后的。
2.可見性(共享內存的數據):什么情況下,寫入成員變量的值對讀取該變量的值是可見的?
A.寫操作釋放了同步鎖,讀操作獲得了同步鎖
原理:釋放鎖的時候強制線程把所使用的工作內存中的值刷新到主存,獲得鎖的時候從主存重新裝載值。
p.s.鎖只被同步塊和方法中的操作占有,但卻控制了執行該操作的線程的所有成員變量。
B.如果一個成員變量為volatile,那么在寫線程做存儲操作前,寫入這個成員變量的數據會在主存中刷新,并對其他線程可見。讀線程每次使用這個成員變量前都要重新從主存讀數據。
C.如果一個線程訪問一個對象的成員變量,讀到的值為初始值或者另一個線程修改后的值。
p.s. 不要對引用未完全創建好的對象。
如果一個類可以被子類化,那么在構造函數里啟動一個線程是非常危險的
D.當一個線程結束后,所有的寫入數據都會被刷新到主存。
p.s.同一個線程的不同方法之間傳遞對象的引用,永遠不會有可見性問題
存儲模型保證:如果上面的操作都會發生,那么一個線程對一個成員變量的更新最終對另一個線程是可見的。
3.順序化(內存操作的順序):什么情況下,一個線程的操作可以是無序的?順序化的問題主要圍繞和讀寫有關的賦值語句的執行順序。
如果采用同步機制,那不用多說,順序化可以保證。
當沒有同步機制時,存儲模型所做的保證是難以相信的。在多線程環境下,存儲模型是難以保證一定正確的。
只有當滿足下面的三個原則,順序化才得以保證。
A.從線程執行方法的角度看,如果指令都是串行執行的,那么順序可以保證
B.保證同步方法或塊的順序執行
C.使用volatile定義成員變量
線程執行過程中,存儲模型與鎖的關系:
(1) 獲取對象的鎖
(2) 清空工作內存數據, 從主存復制變量到當前工作內存, 即同步數據
(3) 執行代碼,改變共享變量值
(4) 將工作內存數據刷回主存
(5) 釋放對象的鎖
最后介紹一下volatile關鍵字
volatile定義的成員變量可以保證可見性和順序化,但不保證原子性。比如count++。
*比如把一個變量聲明為volatile,并不能保證這個變量引用的非volatile數據的可見性。比如volatile string[10](數組)
正確使用volatile的前提條件
a.對變量的寫操作不依賴于當前值
b.不要和其他成員變量遵守不變約束。見*處的解釋
volatile的應用
a.狀態標志
volatile boolean shutdownFlag;
public void shutdown() { shutdownFlag= true; }
public void doWork() {
while (!shutdownFlag) {
// do something
}
b.假設一個后臺線程可能會每隔幾秒讀取一次數據庫里的合同金額,并更新至 volatile 變量。然后,其他線程可以讀取這個變量,從而隨時能夠看到最新的金額。 比較廣泛應用在統計類的系統中。
參考文檔:
http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html
《Java并發編程:設計原則與模式》