多线程并发下的Java内存模型JMM

后端

2023-11-11 16:09:17

导语

在并发编程的世界中，Java内存模型（JMM）是一个至关重要的概念。它定义了多线程环境中如何对共享内存进行操作，确保不同线程之间数据的一致性和可见性。本文将深入探究JMM的底层原理，揭示其如何驾驭多线程编程的复杂性。

内存模型抽象结构

JMM将内存抽象为一个共享的区域，其中存储着线程的局部变量和对象。每个线程都有自己独立的本地内存，用于存储私有数据。共享内存则用于存储共享变量和对象，可被多个线程访问。

重排序

为了提高性能，现代处理器会对指令进行重排序。这可能导致指令执行顺序与源代码中的顺序不同。然而，JMM保证了重排序不会破坏程序的语义，即重排序后的结果与未重排序时的结果相同。

先行发生原则

Happens-before 原则是JMM中的一条关键规则，用于确定事件之间何时存在因果关系。它规定了以下 8 条规则：

程序顺序规则： 程序中按顺序执行的任何操作。
监视器锁定规则： 线程获得锁之前执行的操作先行于释放锁之后执行的操作。
volatile 变量规则： 写入 volatile 变量的操作先行于从 volatile 变量读取的操作。
线程启动规则： 线程启动前执行的操作先行于该线程执行的任何操作。
线程终止规则： 线程执行的任何操作先行于该线程终止后的任何操作。
线程中断规则： 中断线程之前执行的操作先行于该线程处理中断后的任何操作。
对象终结规则： 对象构造完成之后执行的操作先行于该对象的 finalize() 方法执行。
传递性： 如果 A 先行于 B，而 B 先行于 C，那么 A 也先行于 C。

实例

以下代码示例演示了 JMM 的原理：

public class JMMExample {

    private int counter = 0;
    private volatile boolean flag = false;

    public void incrementCounter() {
        counter++;
        flag = true;
    }

    public boolean isFlagTrue() {
        return flag;
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }
}