Java内存模型(Java Memory Model,JMM)是Java虚拟机规范中的一个概念,它定义Java内存模型(Java Memory Model,JMM)是Java虚拟机规范中的一个概念,它定义了Java程序在计算机内存中的读写操作如何映射到实际的硬件级别,JMM的主要目标是为Java开发人员提供一个一致的内存模型,以便他们能够编写出可移植性强、线程安全的代码。
JMM主要解决了多线程环境下的可见性、原子性和有序性问题,下面将详细介绍JMM的定义和相关技术。
1. 可见性(Visibility):
- JMM通过内存屏障(Memory Barrier)来保证共享变量的可见性,当一个线程修改了一个共享变量的值,其他线程能够立即看到这个修改。
- 内存屏障可以确保指令重排序时不会改变其语义。
2. 原子性(Atomicity):
- JMM通过锁和原子变量来实现原子性,锁可以保证同一时刻只有一个线程能够访问共享资源,而原子变量则提供了一种无需锁的方式来实现原子操作。
- 原子变量使用了CAS(Compare and Swap)操作,该操作具有原子性,即要么成功更新值,要么保持原值不变。
3. 有序性(Ordering):
- JMM通过内存屏障来保证指令执行的有序性,内存屏障可以禁止编译器和处理器对指令进行重排序,从而保证程序的执行顺序与代码的顺序一致。
- 内存屏障分为Load Barrier、Store Barrier和Full Barrier三种类型,分别用于控制指令的加载、存储和全排序。
4. happens-before原则:
- JMM通过happens-before原则来定义线程之间的可见性关系,如果一个操作的结果对另一个操作可见,那么这两个操作之间就存在happens-before关系。
- happens-before原则包括以下几种情况:
- 程序次序法则:在一个线程内,按照代码顺序,前面的操作happens-before后面的操作。
- 锁法则:对一个锁的解锁操作happens-before后续对该锁的加锁操作。
- volatile变量法则:对一个volatile变量的写操作happens-before后续对该变量的读操作。
- start()方法法则:线程A调用线程B的start()方法后,线程B的操作happens-before线程A的操作。
- 传递性:如果操作A happens-before操作B,操作B happens-before操作C,那么操作A happens-before操作C。
5. 内存模型:
- JMM定义了主内存和工作内存的概念,每个线程都有自己的工作内存,用于存储共享变量的副本,当线程需要读取或写入共享变量时,会先从主内存中读取或写入数据,然后再更新工作内存中的副本。
- 内存模型还规定了主内存和工作内存之间的交互方式,包括读写操作、同步方式等。
总结起来,JMM定义了Java程序在多线程环境下的内存模型,通过可见性、原子性和有序性来解决多线程编程中的问题,通过使用内存屏障、锁和原子变量等技术手段,开发人员可以编写出可移植性强、线程安全的代码。
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