java內(nèi)存模型之jmm-創(chuàng)新互聯(lián)

先看計(jì)算機(jī)硬件

創(chuàng)新互聯(lián)公司從2013年創(chuàng)立，公司以成都網(wǎng)站建設(shè)、成都做網(wǎng)站、系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)推廣、文化傳媒、企業(yè)宣傳、平面廣告設(shè)計(jì)等為主要業(yè)務(wù)，適用行業(yè)近百種。服務(wù)企業(yè)客戶成百上千家，涉及國(guó)內(nèi)多個(gè)省份客戶。擁有多年網(wǎng)站建設(shè)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。為企業(yè)提供專業(yè)的網(wǎng)站建設(shè)、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、宣傳推廣等服務(wù)。 通過專業(yè)的設(shè)計(jì)、獨(dú)特的風(fēng)格，為不同客戶提供各種風(fēng)格的特色服務(wù)。

cpu的運(yùn)行并不是直接操作內(nèi)存的，而是先把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀到緩存，而內(nèi)存中的讀和寫操作的時(shí)候就會(huì)造成不一致的問題。

JVM規(guī)范中試圖定義一種java內(nèi)存模型JMM，來(lái)屏蔽各種硬件和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實(shí)現(xiàn)讓java程序在各種平臺(tái)下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果。

JMM是一種抽象的概念并不真實(shí)的存在，它僅僅描述的是一組約定或者規(guī)范，通過規(guī)范定義了程序中尤其是多線程時(shí)各個(gè)變量的讀寫訪問方式，并決定一個(gè)線程對(duì)共享變量的寫入何時(shí)以及如何變成對(duì)另一個(gè)線程可見，關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)都是圍繞著多線程的原子性、可見性、有序性展開的。

jmm能干嘛呢？

1 通過jmm來(lái)實(shí)現(xiàn)線程和主內(nèi)存之間的抽象關(guān)系。

2 屏蔽各個(gè)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異以實(shí)現(xiàn)讓java程序在各種平臺(tái)下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果。

可見性

是指當(dāng)一個(gè)線程修改了某一個(gè)共享變量的值，其他線程是否能夠立即知道變更，jmm規(guī)定了所有變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中。

系統(tǒng)主內(nèi)存共享變量數(shù)據(jù)修改被寫入的時(shí)機(jī)時(shí)不確定的，多線程并發(fā)下很可能出現(xiàn)臟讀，jmm規(guī)定每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存，線程自己的工作內(nèi)存中保存了該線程使用到的變量的主內(nèi)存副本拷貝，線程對(duì)變量的所有操作都必須在線程自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能夠直接讀寫主內(nèi)存中的變量。不同線程之間也無(wú)法直接訪問對(duì)方工作內(nèi)存中的變量，線程間變量值的傳遞均需要通過主內(nèi)存來(lái)完成。

上述的操作將變量x的值寫丟了一次，出現(xiàn)臟讀。

原子性

指一個(gè)操作是不可被打斷的，即多線程環(huán)境下，操作不能被其他線程干擾。

有序性

對(duì)于一個(gè)線程的執(zhí)行代碼而言，我們總是習(xí)慣認(rèn)為代碼的執(zhí)行總是從上到下，有序執(zhí)行。

但是為了提升性能，編譯器和處理器通常會(huì)對(duì)指令序列進(jìn)行重新排序。Java規(guī)范規(guī)定jvm線程內(nèi)部維持順序化語(yǔ)義，即只要程序的最終結(jié)果與它順序化執(zhí)行的結(jié)果相等，那么指令的執(zhí)行順序可以與代碼順序不一致，此過程叫指令的重排序。

優(yōu)缺點(diǎn)

jvm能根據(jù)處理器性能適當(dāng)對(duì)機(jī)器指令進(jìn)行重排序，使機(jī)器指令能夠符合cpu的執(zhí)行特性，大限度的發(fā)揮機(jī)器性能。但是指令重排可以保證串行語(yǔ)義一致，但沒有義務(wù)保證多線程之間的語(yǔ)義也一致（即可能產(chǎn)生臟讀），簡(jiǎn)單的說，兩行以上不相干的代碼在執(zhí)行的時(shí)候有可能先執(zhí)行的不是第一條，不見得是從上到 下順序執(zhí)行，執(zhí)行順序是可以被優(yōu)化的。

單線程環(huán)境里面確保程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果一致。

處理器在進(jìn)行重排序時(shí)必須考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性。

多線程環(huán)境中線程交替執(zhí)行，由于編譯器優(yōu)化重排的存在，兩個(gè)線程中使用的變量能否保證一致性是無(wú)法確定的，結(jié)果無(wú)法預(yù)測(cè)。

上述問題是不可以的，y和x變量都還沒有定義，也不符合屬于依賴性，y和x依賴1、2、3。

jmm規(guī)范下，多線程對(duì)變量的讀寫過程?

JMM規(guī)范下，多線程先行發(fā)生原則hapens-before

在jmm中，如果一個(gè)操作執(zhí)行的結(jié)果需要對(duì)另一個(gè)操作可見性或者代碼重排序，那么這兩個(gè)操作之間必須存在happens-before 先發(fā)生原則。邏輯上的先后關(guān)系 例子如下圖

先行發(fā)生原則說明

如果java內(nèi)存模型中所有的有序操作都僅僅依靠volatile和synchronized來(lái)完成。那么有很多操作都將會(huì)變得非常啰嗦，但是我們?cè)诰帉慾ava并發(fā)代碼的時(shí)候并沒有覺察這一點(diǎn)。

我們并沒有時(shí)時(shí)、處處、次次，添加volatile和synchronized來(lái)完成程序。這是因?yàn)閖ava語(yǔ)言中jmm原則下有一個(gè)“先行發(fā)生”（happens-before）的原則限制和規(guī)矩，給立好了規(guī)矩：

這個(gè)原則非常重要：

它是判斷數(shù)據(jù)是否存在競(jìng)爭(zhēng)，線程是否安全非常有效的手段，依賴這個(gè)原則，我們可以通過幾條簡(jiǎn)單規(guī)則一攬子解決并發(fā)環(huán)境下兩個(gè)操作之間是否可能存在沖突的所有問題，而不需要陷入java內(nèi)存模型苦澀難懂的底層編譯原理中。

happens-before總原則

1 如果一個(gè)操作happens-before另外一個(gè)操作，那么第一個(gè)操作的執(zhí)行結(jié)果將對(duì)第二個(gè)操作可見，而且第一個(gè)操作的執(zhí)行順序排在第二個(gè)操作之前。

2 兩個(gè)操作之間存在happens-before關(guān)系，并不意味著一定要按照happens-before原則限定的順序來(lái)執(zhí)行。如果重排序之后的執(zhí)行結(jié)果與按照happens-before關(guān)系來(lái)執(zhí)行的結(jié)果一致，那么這種重排序并不非法。

happens-before之8條規(guī)定

1次序規(guī)則

一個(gè)線程內(nèi)，按照代碼順序，寫在前面的操作先行發(fā)生于寫在后面的操作。即 前一個(gè)操作的執(zhí)行結(jié)果可以被后續(xù)的操作獲取，講白點(diǎn)就是前面一個(gè)操作把變量x賦值為1，那么后面一個(gè)操作肯定能知道x已變成1.

2鎖定規(guī)則

一個(gè)unlock操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一個(gè)鎖的lock操作。

3volatile變量規(guī)則

對(duì)一個(gè)volatile變量的寫操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作，前面的寫對(duì)后面的讀是可見的。? ? ? ??

4傳遞規(guī)則

如果操作A先行發(fā)生于B，B先行發(fā)生于C,那么A先行發(fā)生于C。

5線程啟動(dòng)規(guī)則（Thread Start Rule）

thread對(duì)象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每一個(gè)動(dòng)作

6線程中斷規(guī)則（Thread Interruption Rule）

7線程終止規(guī)則（Thread Termination Rule）

8 對(duì)象的終結(jié)規(guī)則

happens-before小總結(jié)

在Java語(yǔ)言中 happens-before的語(yǔ)義本質(zhì)上是一種可見性

Ahappens-before B 意味著A發(fā)生過的事情對(duì)B來(lái)說是可見的，無(wú)論A事件和B事件是否發(fā)生在同一個(gè)線程中

修復(fù)方案

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