介绍

Java 内存模型 (JMM) 是 Java 并发编程的一个基本但经常被误解的方面。 JMM 是随 Java 5 引入的，它定义了线程如何与内存交互，确保多线程程序的一致性和可预测性。在本文中，我们将深入探讨 JMM，探讨其关键概念，并研究它如何影响并发 Java 应用程序开发。

JMM 基本概念

1。能见度

可见性涉及确保一个线程所做的更改对其他线程可见。如果没有适当的机制，由于编译器或 CPU 优化，线程可能会无限期地向其他线程隐藏其更改。

2.调度

调度是指指令执行的顺序。出于性能原因，JMM 允许某些重新排序，但也保证某些顺序以维护程序语义。

3.原子性

原子性保证操作在单个不可分割的步骤中执行，而不会受到其他线程的干扰。

JMM的关键机制

1。发生在关系之前

这是JMM的基础。如果操作 A “发生在”操作 B 之前，则保证 A 的效果对 B 可见。这种关系是传递性的，构成了 Java 中同步的基础。

2.易挥发的

volatile 关键字确保更改在线程之间可见。对易失性变量的读取将始终看到对该变量执行的最后一次写入。

3.同步

synchronized 块和方法在获取和释放同一监视器的线程之间建立发生前关系。

4。最终的

正确初始化的final字段保证对所有线程可见，无需额外同步。

实际影响

1。双重检查锁定

由于可见性问题，双重检查锁定模式在 Java 5 之前就被破坏了。 JMM 修复了这个问题，允许正确使用 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.发布对象

安全的对象发布对于避免部分可见性问题至关重要。 JMM 保证如果一个对象被正确发布（例如，通过易失性字段或线程安全类），则其所有字段都将可见。

3.重组指令

JMM 允许进行某些重组，这可能会让开发人员感到惊讶。
例如：

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

可以重新排列为：

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

除非这些指令被适当的时间障碍包围。

结论

Java 内存模型是 Java 并发编程的一个重要方面。尽管很复杂，但理解它对于编写正确且高效的并发代码至关重要。通过掌握可见性、调度和原子性的概念，以及发生之前、易失性和同步等机制，开发人员可以创建健壮且高效的多线程应用程序。
然而，值得注意的是，即使对 JMM 有很好的理解，并发编程仍然是一个挑战。使用 java.util.concurrent 包提供的高级抽象通常可以简化开发，同时仍然利用 JMM 保证。