理解Java内存模型（JMM）

原创水深无声 2024-11-13 23:48 40阅读 0赞

Java内存模型（Java Memory Model，简称JMM）是Java中一个抽象的概念，它定义了程序中变量的访问规则，以及这些变量如何与主内存（所有线程共享的内存）进行交互。JMM是Java并发编程的核心，它确保了在多线程环境下，各个线程对共享变量的访问能够正确同步。

以下是JMM的几个关键概念：

1. **主内存（Main Memory）**：所有线程共享的内存区域，包括实例字段、静态字段和数组元素等。

2. **工作内存（Working Memory）**：每个线程拥有自己的工作内存，用于存储主内存中的变量副本。线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存。

3. **变量的可见性（Visibility）**：当一个线程修改了共享变量的值，其他线程可能无法立即看到这个变化，因为它们可能在自己的工作内存中缓存了这个变量的旧值。JMM通过happens-before关系来保证变量的修改对其他线程可见。

4. **原子性（Atomicity）**：JMM确保某些操作是不可分割的，即要么全部执行，要么全部不执行。例如，对基本数据类型的赋值操作是原子的。

5. **有序性（Ordering）**：JMM允许编译器和处理器对指令进行重排序，以优化程序性能。但是，这种重排序可能会影响程序的并发行为。JMM通过happens-before关系来保证操作的顺序性。

6. **happens-before关系**：JMM定义了一种偏序关系，如果操作A happens-before操作B，那么A的结果对B可见，且A的执行顺序在B之前。这种关系是保证多线程程序正确性的关键。

7. **同步块和同步方法**：通过synchronized关键字，Java提供了一种机制来控制对共享资源的访问，确保同一时间只有一个线程可以执行同步代码块或同步方法。

8. **volatile关键字**：使用volatile修饰的变量，每次读取时都会从主内存中获取最新的值，每次写入时都会立即将值写回主内存。这确保了变量的可见性，但不保证复合操作的原子性。

9. **final关键字**：被final修饰的字段在构造函数执行结束后，其值不会被改变，这提供了一种不可变性的保证。

理解JMM对于编写正确的并发程序至关重要，因为它涉及到线程安全、性能优化以及避免竞态条件等问题。在实际编程中，合理使用synchronized、volatile以及锁机制（如ReentrantLock）等，可以帮助我们遵循JMM的规则，编写出既安全又高效的并发代码。

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