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深入理解Java内存模型

深入理解Java内存模型

作者: 泽林呗 | 来源:发表于2018-10-29 17:15 被阅读0次
在了解内存模型前,我们需要认识几个基础概念:

内存屏障(memory Barriers),指令重排序,happens-before规则,as-if-serial语义。

什么是内存屏障(memory Barriers)

关于内存屏障,可以看一下这篇文章:内存屏障

内存屏障,又称内存栅栏,是一个CPU指令,基本上它是一条这样的指令:
1、保证特定操作的执行顺序。
2、影响某些数据(或则是某条指令的执行结果)的内存可见性。

编译器和CPU能够重排序指令,保证最终相同的结果,尝试优化性能。插入一条Memory Barrier会告诉编译器和CPU:不管什么指令都不能和这条Memory Barrier指令重排序。

Memory Barrier所做的另外一件事是强制刷出各种CPU cache,如一个 Write-Barrier(写入屏障)将刷出所有在 Barrier 之前写入 cache 的数据,因此,任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本。


Memory Barrier

这和java有什么关系?volatile是基于Memory Barrier实现的。

如果一个变量是volatile修饰的,JMM会在写入这个字段之后插进一个Write-Barrier指令,并在读这个字段之前插入一个Read-Barrier指令。


volatile

这意味着,如果写入一个volatile变量a,可以保证:
1、一个线程写入变量a后,任何线程访问该变量都会拿到最新值。
2、在写入变量a之前的写入操作,其更新的数据对于其他线程也是可见的。因为Memory Barrier会刷出cache中的所有先前的写入。

什么是happen-before规则

关于happen-before,可以看下这篇文章:happen-before
happens-before原则定义如下:

  1. 如果一个操作happens-before另一个操作,那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见,而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。
  2. 两个操作之间存在happens-before关系,并不意味着一定要按照happens-before原则制定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果与按照happens-before关系来执行的结果一致,那么这种重排序并不非法。

下面是happens-before原则规则:

  1. 程序次序规则:一个线程内,按照代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作;
  2. 锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作;
  3. volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作;
  4. 传递规则:如果操作A先行发生于操作B,而操作B又先行发生于操作C,则可以得出操作A先行发生于操作C;
  5. 线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作;
  6. 线程中断规则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生;
  7. 线程终结规则:线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行;
  8. 对象终结规则:一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始;
指令重排序
抽象结构
参考文章

java内存模型
内存屏障
死磕Java并发:Java内存模型之happens-before

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