Java内存模型：多线程中的数据一致性指南

后端

2024-01-19 18:05:31

在多线程编程中，内存模型是确保数据一致性和避免数据竞争的关键。Java内存模型（JMM）定义了一组规则，用于管理多线程环境中对共享内存的访问。

了解JMM的基础知识

JMM将内存视为一组独立于线程的共享变量。每个线程都有自己的工作内存，其中存储着共享变量的局部副本。当线程对共享变量进行操作时，它首先会将更改复制到其工作内存中。随后，JMM会决定何时将这些更改提交到主内存中，从而使其他线程可见。

JMM的规则

JMM强制执行以下规则：

原子性： 共享变量的读取或写入操作必须是不可分割的，这意味着其他线程无法在操作过程中看到中间状态。
可见性： 当一个线程对共享变量进行写入操作时，其更改必须立即对所有其他线程可见。
有序性： 程序中的操作必须按照程序顺序执行，除非明确声明其他执行顺序。

处理数据竞争

数据竞争是指两个或多个线程同时尝试修改同一共享变量的情况。为了防止数据竞争，JMM提供了以下机制：

synchronized 用于同步对共享变量的访问，确保一次只有一个线程可以访问它。
volatile： 强制JMM立即将对共享变量的写入操作提交到主内存，以提高可见性。
final关键字： 声明不可变的变量，防止其他线程修改它们。

Java内存模型示例

考虑以下代码段：

int sharedVariable = 0;

Thread thread1 = new Thread(() -> {
    sharedVariable = 1;
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
    System.out.println(sharedVariable);
});

thread1.start();
thread2.start();

由于JMM不保证线程执行顺序，因此thread2可能在sharedVariable被thread1修改之前就打印它。为了解决这个问题，可以使用synchronized关键字同步对sharedVariable的访问：

int sharedVariable = 0;

Thread thread1 = new Thread(() -> {
    synchronized (this) {
        sharedVariable = 1;
    }
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
    synchronized (this) {
        System.out.println(sharedVariable);
    }
});

thread1.start();
thread2.start();