并发编程-Java内存模型:解决可见性与有序性问题

背景

我们知道导致cpu缓存导致了可见性问题,编译器优化带来了有序性问题。那么如果我们禁用了cpu缓存与编译器优化,就能够解决问题,但是性能就无法提升了。所以一个合理的方案,就是按照一定规范来禁用缓存和编译器优化,即在某些情况下禁用缓存与编译器优化。Java内存模型就是这样的一个规范,用来解决可见性与有序性问题

概念

java内存模型本质上就是规范了JVM如何按照规则禁用缓存和编译器优化,既面向应用开发人员,也面向jvm的实现。这些规范包括了volatile、synchronized和final三个关键字,以及六项Happens-Before规则。

volatile

volatile实质就是告诉编译器,对volatile修饰的变量,不能使用cpu缓存,必须从内存中读取或者写入。

Happens-Before规则,简称为HB

HB本质是一种可见性,即前面一个操作结果对后面的操作是可见的,换句话说就是后面的操作能够看见前面的操作结果。HB约束了编译器的优化行为,允许优化,但是优化后的结果要符合HB规则

同一线程顺序性规则

这条规则是指在一个线程中,按照程序顺序,前面的操作HB于后续的操作。

volatile变量规则

这条规则是指对一个 volatile 变量的写操作, HB于后续对这个变量的读操作。

传递性

这条规则是指A HB于 B,B HB于 C,那么A HB 于C。
根据以上三条格则继续看下面的例子

public class HappensBeforeDemo {
    int x = 0;
    volatile boolean v = false;
    public void write(){
        x = 42;
        v = true;
    }
    public void read(){
        if(v){
            //x为多少呢
        }
    }
}

当线程A执行完write方法,线程B执行read方法后,读到了v为true后,x是多少呢?首先在线程A中,根据同一线程顺序性规则,x=42 HB与v=true;再根据volatile变量规则,v=true的写操作HB于v的读操作;再根据传递性规则,x=42 HB于v的读操作,所以线程B中的值一定为42。在java并发包中的工具类,正是依靠这三条规则来实现可见性的

synchronized锁规则

这条规则指对一个锁的解锁操作HB于后续对这个锁的加锁加锁操作

线程start()规则

主线程A启动子线程B后,子线程B能够看到主线程在启动子线程之前的操作结果

线程join规则

在主线程A中等待子线程B完成(主线程A通过调用子线程B的join方法实现),当子线程完成后(主线程中的join方法返回),主线程能够看到子线程的操作结果

原文地址:https://www.cnblogs.com/hello---word/p/10992069.html

时间: 2024-08-04 19:39:05

并发编程-Java内存模型:解决可见性与有序性问题的相关文章

并发编程-Java内存模型到底是什么

内存模型 在计算机CPU,内存,IO三者之间速度差异,为了提高系统性能,对这三者速度进行平衡. CPU 增加了缓存,以均衡与内存的速度差异: 操作系统增加了进程.线程,以分时复用 CPU,进而均衡 CPU 与 I/O 设备的速度差异: 编译程序优化指令执行次序,使得缓存能够得到更加合理地利用. 以上三种系统优化,对于硬件的效率有了显著的提升,但是他们同时也带来了可见性,原子性以及顺序性等问题.基于Cpu高速缓存的存储交互很好得解决了CPU和内存得速度矛盾,但是也提高了计算机系统得复杂度,引入了新

【死磕Java并发】-----Java内存模型之分析volatile

前篇博客[死磕Java并发]-–深入分析volatile的实现原理 中已经阐述了volatile的特性了: volatile可见性:对一个volatile的读,总可以看到对这个变量最终的写: volatile原子性:volatile对单个读/写具有原子性(32位Long.Double),但是复合操作除外,例如i++; JVM底层采用"内存屏障"来实现volatile语义 下面LZ就通过happens-before原则和volatile的内存语义两个方向介绍volatile. volat

【Java并发基础】Java内存模型解决有序性和可见性

前言 解决并发编程中的可见性和有序性问题最直接的方法就是禁用CPU缓存和编译器的优化.但是,禁用这两者又会影响程序性能.于是我们要做的是按需禁用CPU缓存和编译器的优化. 如何按需禁用CPU缓存和编译器的优化就需要提到Java内存模型.Java内存模型是一个复杂的规范.其中最为重要的便是Happens-Before规则.下面我们先介绍如何利用Happens-Before规则解决可见性和有序性问题,然后我们再扩展简单介绍下Java内存模型以及我们前篇文章提到的重排序概念. volatile 在前一

并发艺术--java内存模型

前言 本章大致分为四部分. java内存模型的基础,介绍内存模型的相关基本概念: java内存模型中的顺序一致性,主要介绍重排序和顺序一致性: 同步原语,涉及synchronized,volatile,final三个同步原语的内存含义及重排序等: java内存模型的设计,涉及与内存模型和顺序一致性内存模型关系. 一.java内存模型基础  1.1 并发编码模型的两个关键问题--线程是并发执行的活动实体 线程之间如何通信 共享内存 - 通过写-读 内存中的公共状态进行隐式通信,java采用的是共享

Java内存模型之可见性问题

本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结.由于文章比较多,写的时间也比较散,所以我整理了个目录贴(传送门),方便查阅. 并发编程系列博客传送门 前言 之前的文章中讲到,JMM是内存模型规范在Java语言中的体现.JMM保证了在多核CPU多线程编程环境下,对共享变量读写的原子性.可见性和有序性. 本文就具体来讲讲JMM是如何保证共享变量访问的可见性的. 什么是可见性问题 我们从一段简单的代码来看看到底什么是可见性问题. public class VolatileDemo { boolean sta

JAVA多线程编程——JAVA内存模型

一.何为"内存模型" 内存模型描述了程序中各个变量(实例域.静态域和数组元素)之间的关系,以及在实际计算机系统中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节,对象最终是存储在内存里面的,但是编译器.运行库.处理器或者系统缓存可以有特权在变量指定内存位置存储或者取出变量的值. 二.JMM(Java Memory Model)即Java内存模型的作用 JMM的最初目的是为了能够支持多线程程序.JMM使得每一个线程就像运行在不同的机器.不同的CPU或者本身就不同的线程上一样: JMM定义

聊聊高并发(十九)理解并发编程的几种"性" -- 可见性,有序性,原子性

这篇的主题本应该放在最初的几篇,讨论的是并发编程最基础的几个核心概念,但是这几个概念又牵扯到很多的实际技术,比如Java内存模型,各种锁的实现,volatile的实现,原子变量等等,每一个都可以展开写很多,尤其是Java内存模型,网上已经能够有很几篇不错的文章,暂时不想重复造轮子,这里推荐几篇Jave内存模型的资料: 1. JSR-133 FAQ 2. JSR-133 Cookbook 3. Synchronization and Java Memory Model 4. 深入理解Java内存模

再有人问你Java内存模型是什么,就把这篇文章发给他。

前几天,发了一篇文章,介绍了一下JVM内存结构.Java内存模型以及Java对象模型之间的区别.有很多小伙伴反馈希望可以深入的讲解下每个知识点.Java内存模型,是这三个知识点当中最晦涩难懂的一个,而且涉及到很多背景知识和相关知识. 网上有很多关于Java内存模型的文章,在<深入理解Java虚拟机>和<Java并发编程的艺术>等书中也都有关于这个知识点的介绍.但是,很多人读完之后还是搞不清楚,甚至有的人说自己更懵了.本文,就来整体的介绍一下Java内存模型,目的很简单,让你读完本文

Java内存模型分析

在学习Java内存模型之前,先了解一下线程通信机制. 1.线程通信机制 在并发编程中,线程之间相互交换信息就是线程通信.目前有两种机制:内存共享与消息传递. 1.1.共享内存 Java采用的就是共享内存,本次学习的主要内容就是这个内存模型. 内存共享方式必须通过锁或者CAS技术来获取或者修改共享的变量,看起来比较简单,但是锁的使用难度比较大,业务复杂的话还有可能发生死锁. 1.2.消息传递 Actor模型即是一个异步的.非阻塞的消息传递机制.Akka是对于Java的Actor模型库,用于构建高并