java线程学习(五)—java内存模型自己总结

Java内存模型

 

1      Java内存模型的概念

内存模型的概念：在特写的操作协议下，对特定的内存或高速缓存进行读写访问的过程抽象。

Java内存模型的概念：java虚拟机规范中定义的一种内存模型。

2      Java内存模型的作用

1)        屏蔽各种硬件和操作系统之间的差异，使java程序在各平台下能达到一致的内存访问效果。

2)        在各处理器架构中为并发提供一致语议的内存模型。

3      Java内存模型的实现方法

3.1    Java内存模型的目标：

定义程序中各个变量的访问规则。即虚拟机中将变量储存到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。

此处的变量：实例变量、静态变量、构成数组对象的元素。并不包括局部变量和方法参数，后者是线程私有的，不存在竞争问题。

 

3.2    主内存与工作内存

 

3.2.1    主内存

1)        概念

Java内存模型规定了所有变量都存储在主内存中。主内存仅是虚拟机内存的一部分。

2)        作用

             线程间变量值的传递都需要通过主内存来完成。

3)        实现方式

主内存主要对应于java堆中对象实例的数据部分。从更低层次上来说，主内存直接对应着物理硬件的内存。

 

3.2.2    工作内存

1)        概念

 

               保存该线程所使用的变量的主内存副本拷贝（部分拷贝，不是全部拷贝）。

2)        作用

                线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中执行，不能直接读写主内存中的变量。线程中变量的值的传递均需要通过主内存来完成。

 

3)        实现方式

对应虚拟机栈的部分区域。为了获得更快的运行速度，虚拟机可能会让工作内存优先存储于寄存器和高速缓存中。因为程序运行时主要访问读写的是工作内存。

 

3.3    内存间交互操作

1)        概念

一个变量如何从主内存拷贝到工作内存，又如何从工作内存同步回主内存的实现细节。

2)        作用

8种内存访问规则操作以及相应的规则限定，以及对volatile的一些特殊规定，就可以确定java中哪些内存访问操作在并发下是线程安全的。

3)        实现方式

8种操作及操作的顺序。

3.4    volatile变量的特殊规则

Jvm提供的最轻量级的同步机制。

Volatile变量的两种特性：

1)        保证此变量对所有线程的可见性

2)        禁止指令重排序优化

3.5    Long型和double型变量

无须过多考虑，一般虚拟机都会把这种变量做为原子操作。

 

3.6    原子性、可见性和有序性

Java内存模型是围绕着原子性，可见性和有序性来建立的。

 

1)        原子性

a)        存取内存变量的原子操作，如read，load等。

b)        对基本变量的访问读写是具备原子性的。

c)        Synchronized同步块之间的操作。

 

2)        可见性

a)        概念：

当一个线程修改了共享变量的值，其它线程能够立即得知这个修改。

b)        实现方式：

java内存模型是通过主内存作为传递媒介，通过在变量修改后将新值同步到主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值。

1. Volatile变量：可以保证新值能立即同步到主内存，以及每次使用前能立即从主内存中刷新。

2.synchronized：同步块的可见性是由“对一个变量执行unlock之前，必须把变量同步回主内存中”。

3.final变量：被final修饰的变量在构造器中一旦初始化完成，并且没有在构造器中把this引用传递出去，那么其它线程就能看到此final字段的值。

3)        有序性

Voliatle:f禁止指令重排序。

Synchronized:一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行Lock操作。

 

3.7    先行发生原则

          Java 语言中定义了先行发生原则。如果仅仅依靠volatile和synchronized来保证有序，操作会非常麻烦。

 

4      Java与线程

4.1    线程的概念

线程是比进程更轻量的调度执行单位，是CPU的执行单位。

4.2    线程的作用

可以把进程的资源分配和执行调度分离开，各个线程即可以共享进程资源（内存地址，文件I/O），又可以独立调度。

 

4.3    线程的实现

各种操作系统都提供了线程的实现。JAVA在不同硬件和操作系统平台下对线程进行了统一处理。每个已执行start()且还未结束的java.lang.Thread类的实例就代表了一个线程。

实现线程的三种方式：内核线程实现、用户线程实现和用户线程加轻量级进程混合实现。

4.4    JAVA线程调度

      线程调度是指系统为线程分配处理器使用权的过程。主要调度分两种：协同式调度和抢占式调度。

     协同式调度：线程的执行时间由线程自己来控制，线程把自己的工作执行完了之后，主动通知系统切换到另外一个线程上。

     抢占式调度：由操作系统来为线程分配执行时间。

 

     线程的优先级：两个线程同时处于Ready时，优先级越高的线程越容易被系统选择执行。但线程优先级不是太靠谱。JAVA线程是映射到操作系统原先线程来实现的，最终的线程调度还是取决于操作系统。优先级也可能被系统自行改变。