JUC进阶之路-Java的内存模型JMM

先从大厂面试题开始

1. 什么是Java内存模型JMM?
2. JMM有哪些特性or它的三大特性是什么？
3. 为什么要有JMM，它为什么出现，作用个人功能是什么？
4. happens-before先行发生原则你有了解过吗？

什么是JAVA内存模型JMM(Java Memory Model)

• JMM(Java内存模型Java Memory Model,简称JMM)本身是一种抽象的概念并不真实存在它仅仅描述的是一组约定或规划,通过这组规范定义了程序中(尤其是多线程)各个变量的读写访问方式并决定一个线程对共享变量的写入何时以及如何变成对另一个线程可见,关键技术点都是围绕多线程的原子性/可见性/有序性展开的
• 原则:关键技术点都是围绕多线程的原子性/可见性/有序性展开的
• 可以实现什么?
  • 通过JMM来实现线程和主存之间的抽象关系
  • 屏蔽各个硬件平台和操作系统的内存访问差异以实现让JAVA程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果

JMM的三大特性

可见性

1. 可见性:是指当一个线程修改了某一个共享变量的值,其他线程是否能够立即知道该值变更,JMM规定了所有的变量都存在主内存中

2. Java中普通的共享变量不保证可见性,因为数据修改被写入内存的时机是不确定的,多线程并发下很可能出现”脏读”,所以每个线程都有自己的工作内存,线程自己的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取/赋值等)都必需在线程自己的工作内存中进行,而不能够直接读写主内存中的变量,不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值得传递均需要通过主内存来完成

原子性

1. 原子性: 指一个操作是不可中断的,即多线程环境下,操作不能被其他线程干扰

有序性(指令重排)

1. 有序性:程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
   • 对于一个线程的执行代码而言,我们总是习惯性认为代码的执行总是从上到下,有序执行;
   • 为了提供性能,编译器和处理器通常会对指令序列进行重新排序
   • 指令重排可以保证串行语义一致,但没有义务保证多线程间的语义也一致,即可能产生”脏读”,也就说,两行以上不相干的代码在执行的时候有可能先执行的不是第一条,不见得是从上到下顺序执行,执行顺序会被优化
   • 单线程环境里面确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果一致
   • 处理器在进行重排序时必须考虑指令之间的数据依赖性;多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的,结果无法预测

JMM定义的线程和主线程之间的抽象关系

1. 线程之间的共享变量存储在主内存中(硬件角度->内存条)
2. 每个线程都有一个私有的本地工作内存,本地工作内存中存储了该线程用来读/写共享变量的副本(硬件角度->CPU的缓存,比如寄存器 L1/L2/L3缓存等)

多线程的先行发生原则之happens-before

1. 在JMM中,如果一个操作执行的结果需要对另外一个操作可见性,或者代码重排序,那么这两个操作之间必须存在happens-before关系
2. happens-before原则:包含可见性和有序性的约束

happens-before原则

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
2. 两个操作之间存在happens-before关系,并不意味着一定要按照happens-before原则制定的顺序利来执行;如果重排序之后的执行结果按照happens-before关系来执行的结果一致,那么这种重排序并不非法

八股文(happens-before之八条)