java之内存模型

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在 CPU 和主存之间增加缓存，在多线程场景下就可能存在缓存一致性问题，也就是说，在多核 CPU 中，每个核的自己的缓存中，关于同一个数据的缓存内容可能不一致。

除了这种情况，还有一种硬件问题也比较重要。那就是为了使处理器内部的运算单元能够被充分利用，处理器可能会对输入代码进行乱序执行处理。这就是处理器优化。

除了现在很多流行的处理器会对代码进行优化乱序处理，很多编程语言的编译器也会有类似的优化，比如 Java 虚拟机的即时编译器（JIT）也会做指令重排。

原子性问题：

是指在一个操作中，CPU 不可以在中途暂停然后再调度，即不被中断操作，要不执行完成，要不就不执行。

可见性问题：

是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

有序性问题：

程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

有没有发现，缓存一致性问题其实就是可见性问题。而处理器优化是可以导致原子性问题的。指令重排即会导致有序性问题。

Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中，每条线程还有自己的工作内存。

线程的工作内存中保存了该线程中用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存。

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《深入理解Java虚拟机》中认为：如果一定要勉强对应起来的话，从变量、主内存、工作内存的定义来看，主内存主要对应于 Java 堆中的对象实例数据部分。而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

原子性

在 Java 中，为了保证原子性，提供了两个高级的字节码指令 Monitorenter 和 Monitorexit。

在 Synchronized 的实现原理文章中，介绍过，这两个字节码，在 Java 中对应的关键字就是 Synchronized。

因此，在 Java 中可以使用 Synchronized 来保证方法和代码块内的操作是原子性的。

可见性

Java 内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值的这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现的。

Java 中的 Volatile 关键字提供了一个功能，那就是被其修饰的变量在被修改后可以立即同步到主内存。

被其修饰的变量在每次使用之前都从主内存刷新。因此，可以使用 Volatile 来保证多线程操作时变量的可见性。

除了 Volatile，Java 中的 Synchronized 和 Final 两个关键字也可以实现可见性。只不过实现方式不同，这里不再展开了。

有序性

在 Java 中，可以使用 Synchronized 和 Volatile 来保证多线程之间操作的有序性。

实现方式有所区别：Volatile 关键字会禁止指令重排。Synchronized 关键字保证同一时刻只允许一条线程操作。

好了，这里简单的介绍完了 Java 并发编程中解决原子性、可见性以及有序性可以使用的关键字。

读者可能发现了，好像 Synchronized 关键字是万能的，它可以同时满足以上三种特性，这也是很多人滥用 Synchronized 的原因。

但是 Synchronized 是比较影响性能的，虽然编译器提供了很多锁优化技术，但是也不建议过度使用。