Java內存模型

1、基本概念

• 程序：代碼，是為了完成某一個任務，代碼序列（靜態的概念）
• 進程：程序在某些數據上的一次運行（動態的概念）
• 線程：一個進程可能包含一個或多個線程（占有資源的獨立單元）

 

2、JVM與線程

    JVM什么時候啟動？ 

    類被調用是時啟動JVM，JVM線程 啟動 其他線程（mian...）

 

3、JVM內存模型

• 方法區：類信息，常量，static變量，JIT (利用反射加載類) 
• 堆：實例對象       
• VM stack：Java方法在運行時的內存模型
• native method stack：Java本地方法運行的內存模型，與VM stack基本一樣  
• 程序計數器：存儲執行下一條指令的地址
• 方法區、堆是所有線程共享的，虛擬機棧、本地方法棧、程序計數器都是線程私有的 

 

 

VM stack圖解：

 

 

4、Java內存模型 JMM（Java Memory Model）（這是一個規范，抽象的模型）

 

• 主內存：共享的信息
• 工作內存：私有信息，基本數據類型，直接分配到工作內存；引用數據類型：引用的地址存放在工作內存，引用的對象存放在堆中
• 工作方式：
• 線程修改私有數據：直接在工作空間修改
• 線程修改共享數據：把數據復制到工作空間中去，在工作空間中修改，修改完成以后，刷新內存中的數據

 

5、硬件內存架構與JMM

        1. 硬件架構

    

• CPU緩存的一致性問題：並發處理的不同步
• 解決方案
• 總線枷鎖，降低CPU吞吐量
• 緩存上的一致性協議（MESI）
• 當CPU在CACHE中操作數據時，如果該數據是共享變量，數據在CACHE讀到寄存器中，進行新修改，並更新內存數據
• CaCHE  LINE置無效，其他的CPU就從內存中讀數據

 

6、Java內存模型的必要性

Java內存模型的作用：規范內存數據和工作空間數據的交互

 

7、並發編程的三個重要特性

• 原子性：不可分割
• 可見性：線程只能操作自己工作空間內的數據
• 有序性：程序中的順序不一定就是執行的順序
• 編譯重排序
• 指令重排序
• 重排目的：提高運行效率  
• as-if-seria：單線程中重排后不影響執行的結果，多線程
• happens-before：

 

8、JMM對三個特征的保證

• JMM與原子性
• X=10  寫   原子性   如果是私有數據具有原子性，如果是共享數據沒原子性
• Y=X    沒有原子性
• 把數據X讀到工作空間（原子性）
• 把X的值寫到Y（原子性）
• i++     沒有原子性
• 讀取i的值到工作空間
• i+1
• 刷新結果到內存
• z=z+1    沒有原子性
• 結論：多個原子性的操作合並到一個沒有原子性
• 解決方法：synchronized、JUC Lock的lock
• JMM與可見性
• volatile：在JMM模型上實現MESI的協議
• synchronized：加鎖
• JUC：Lock的lock
• JMM與有序性
• volatile
• synchronized
• happens-before原則
• 程序次序原則
• 鎖定原則：后一次加鎖必須要等前一次解鎖
• volatile原則
• 傳遞原則

 

下次為大家詳解synchronized、volatile等原則