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Java并发编程之内存模型与volatile
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2024-01-03 08:02:43
Java并发编程之内存模型与volatile
目录
- JVM内存结构和内存模型
- 并发编程中的三个概念与重排序
- happens-before原则
- volatile原理
- volatile使用场景
- 资料
- 收获
一、JVM内存结构和内存模型
1.1 JVM
JVM（Java Virtual Machine）是Java语言的虚拟机，它负责执行Java字节码。JVM内存结构主要分为堆、栈、方法区、程序计数器和本地方法栈。
- 堆：堆是Java程序运行时数据存储的地方，它存放着对象的实例。
- 栈：栈是Java程序运行时存储方法调用的信息，包括参数、局部变量和返回地址。
- 方法区：方法区存储着类的信息，包括类的代码、字段和方法。
- 程序计数器：程序计数器存储着正在执行的线程的当前执行地址。
- 本地方法栈：本地方法栈是用于执行本地方法的栈，它与Java栈类似。
1.2 内存模型
Java内存模型（Java Memory Model，JMM）定义了Java程序中多个线程之间如何访问和修改共享内存。JMM规定了线程对共享内存的访问必须遵守一定的规则，以保证程序的正确性。
二、并发编程中的三个概念与重排序
在并发编程中，经常会遇到以下三个概念：原子性、可见性和有序性。
- 原子性：原子性是指一个操作要么全部执行，要么不执行，不会被其他操作打断。
- 可见性：可见性是指一个线程对共享内存的修改对其他线程是可见的。
- 有序性：有序性是指一个线程对共享内存的修改对其他线程是按顺序发生的。
JMM中规定了happens-before原则，happens-before原则定义了在并发程序中哪些操作对其他操作是先行发生的。happens-before原则保证了并发程序的正确性。
重排序是指编译器或处理器对指令的重新排序。重排序可以提高程序的性能，但可能会导致并发程序出现问题。JMM中规定了哪些重排序是允许的，哪些重排序是不允许的。
三、happens-before原则
happens-before原则定义了在并发程序中哪些操作对其他操作是先行发生的。happens-before原则主要包括以下几个方面：
- 程序顺序原则：一个线程中的操作按照程序的顺序执行。
- 管道屏障原则：一个线程对共享内存的修改对其他线程是可见的，前提是这两个线程之间存在管道屏障。
- 锁定原则：一个线程获得锁并成功执行后，对共享内存的修改对其他线程是可见的。
- volatile原则：一个线程对volatile变量的修改对其他线程是可见的。
- 启动规则：一个线程启动时，它的所有变量的值对其他线程都是可见的。
四、volatile原理
volatile变量是Java中一种特殊的变量，它可以保证变量的可见性。volatile变量的实现原理是通过内存屏障。
内存屏障是一种硬件指令，它可以阻止处理器对指令进行重排序。当一个线程对volatile变量进行修改时，处理器会执行一个内存屏障指令，以确保对volatile变量的修改对其他线程是可见的。
五、volatile使用场景
volatile变量主要用于以下几个场景：
- 多线程通信：volatile变量可以用于多线程通信，比如共享数据、通知线程等。
- 原子性操作：volatile变量可以用于实现原子性操作，比如自增、自减等。
- 懒汉式单例模式：volatile变量可以用于实现懒汉式单例模式，以确保单例对象的唯一性。
六、资料
七、收获
通过本文，您将对Java并发编程之内存模型与volatile有更深入的理解。您将掌握以下知识：
- JVM内存结构和内存模型
- 并发编程中的三个概念与重排序
- happens-before原则
- volatile原理
- volatile使用场景
