介紹

Java 記憶體模型 (JMM) 是 Java 並發程式設計的一個基本但經常被誤解的面向。 JMM 是隨 Java 5 引入的，它定義了執行緒如何與記憶體交互，確保多執行緒程式的一致性和可預測性。在本文中，我們將深入探討 JMM，探討其關鍵概念，並研究它如何影響並發 Java 應用程式開發。

JMM 基本概念

1。能見度

可見性涉及確保一個執行緒所做的變更對其他執行緒可見。如果沒有適當的機制，由於編譯器或 CPU 最佳化，執行緒可能會無限期地向其他執行緒隱藏其變更。

2.調度

調度是指指令執行的順序。出於效能原因，JMM 允許某些重新排序，但也保證某些順序以維護程式語義。

3.原子性

原子性保證操作在單一不可分割的步驟中執行，而不會受到其他執行緒的干擾。

JMM的關鍵機制

1。發生在關係之前

這是JMM的基礎。如果操作 A 「發生在」操作 B 之前，則確保 A 的效果對 B 可見。這種關係是傳遞性的，構成了 Java 中同步的基礎。

2.易揮發的

volatile 關鍵字確保更改在執行緒之間可見。對易失性變數的讀取將始終看到對該變數執行的最後一次寫入。

3.同步

synchronized 區塊和方法在取得和釋放相同監視器的執行緒之間建立發生前關係。

4。最終的

正確初始化的final欄位保證對所有執行緒可見，無需額外同步。

實際影響

1。雙重檢查鎖定

由於可見性問題，雙重檢查鎖定模式在 Java 5 之前就被破壞了。 JMM 修復了這個問題，允許正確使用 volatile.

class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

2.發布對象

安全的物件發布對於避免部分可見性問題至關重要。 JMM 保證如果一個物件被正確發布（例如，透過易失性欄位或執行緒安全性類別），則其所有欄位都將可見。

3.重組指令

JMM 允許進行某些重組，這可能會讓開發人員感到驚訝。
例如：

int a, b;
a = 1;
b = 2;

可以重新排列為：

int a, b;
b = 2;
a = 1;

除非這些指令被適當的時間障礙包圍。

結論

Java 記憶體模型是 Java 並發程式設計的重要面向。儘管很複雜，但理解它對於編寫正確且高效的並發程式碼至關重要。透過掌握可見性、調度和原子性的概念，以及發生之前、易失性和同步等機制，開發人員可以創建一個健壯且高效的多執行緒應用程式。
然而，值得注意的是，即使對 JMM 有很好的理解，並發程式設計仍然是一個挑戰。使用 java.util.concurrent 套件提供的高級抽象通常可以簡化開發，同時仍利用 JMM 保證。