- 名词解释
可见性:一个线程对共享变量的修改,能即使的被其他线程看到
共享变量:一个变量在多个线程的工作内存中都存在副本,那么这个变量就是几个线程的共享变量
java内存模型(JMM):描述了java程序中各种变量(线程共享变量)的访问机制,以及在JVM中将变量存储到内存和读取变量这样的底层细节
所以的变量都存储在主内存中
每个线程都有自己独立的工作内存,里面保存该线程使用的变量的副本
规定:
. 线程对共享变量的额所有操作都必须在自己的工作内存中进行。不能从主内存中读写
. 不同线程之间无法直接访问其他线程工作内存中的变量,线程间变量值得传递需要通过主内存来完成
- 实现可见性的必要条件:
线程修改后的共享变量的值能够及时从工作内存刷新到主内存中
其他线程能够及时把共享变量的最新值从主内存更新到自己的工作内存中 - java实现可见性的方式
语言层面:synchronized; volatile
- synchronized实现可见性:
可以实现: 原子性(同步);可见性
JMM关于synchroized的两条规定:
线程解锁前,必须把共享变量的最新值刷新到主内存
线程加锁时,将清空工作内存中共享变量的值,从而使用共享变量时需从主内存中重新读取最新的值(加锁与解锁需要同一把锁)
执行互斥代码的过程:
- 获得互斥锁
- 清空工作内存
- 从主内存拷贝变量的最新副本到工作内存
- 执行代码
- 将更改后的共享变量的值刷新到主内存
- 释放互斥锁
. 指令重排序:代码书写的顺序与实际执行的顺序不同,是编译器或处理器为了提高程序性能而做的优化
分类:
- 编译器优化的重排序(编译器优化)
- 指令集并行重排序(处理器优化)
- 内存系统的重排序(处理器优化)
as-if-serial:无论如何重排序,程序执行的结果与代码顺序执行的结果一致(java编译器,运行时和处理器都会保证java在单线程下遵循as-if-serial语句)
*重排序不会给单线程带来可见性问题
多线程中程序交错执行时,重排序可能会造成内存可见性问题*
. 导致共享变量在线程间不可见的原因:
线程的交叉执行;
重排序结合线程交叉执行;
共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新
synchronized解决方案:
线程的交叉执行;(原子性)
重排序结合线程交叉执行;(原子性)
共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新(可见性)
- volatile实现可见性
- 实现原理:通过加入内存屏障和禁止指令重排序优化来实现
对volatile变量进行写操作时,在写操作后加入一条stroe屏障指令(把缓存强制刷新到主内存)
对volatile变量读操作时,会在读操作前加入一条load屏障指令(强制从主内存中读取) - volatile不能保证变量复合操作的原子性(如a++)
- 保证number自增操作的原子性:
使用synchronized关键字
使用ReentrantLock(JDK1.5后 java.until.concurrent.locks包下)
使用AtomicInterger(JDK 1.5后 vava.util.concurrent.atomic包下)
*volatile使用场景:
要在多线程中安全使用volatile变量,必须同时满足:
1.对变量的写入操作不依赖其他当前值
不满足:num++;num=num*3;(不明白)
满足:boolean变量,记录温度变化的变量等
2.该变量没有包含在具有其他变量的不变式中
不满足:不变式low