本篇內(nèi)容主要講解“JVM內(nèi)存模型、可見性、指令重排序”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“JVM內(nèi)存模型、可見性、指令重排序”吧!

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內(nèi)存模型

    首先我們思考一下一個(gè)java線程要向另外一個(gè)線程進(jìn)行通信，應(yīng)該怎么做，我們?cè)侔研枨竺鞔_一點(diǎn)，一個(gè)java線程對(duì)一個(gè)變量的更新怎么通知到另外一個(gè)線程呢？我們知道java當(dāng)中的實(shí)例對(duì)象、數(shù)組元素都放在java堆中，java堆是線程共享的。（我們這里把java堆稱為主內(nèi)存），而每一個(gè)線程都是自己私有的內(nèi)存空間（稱為工作內(nèi)存），如果線程1要向線程2通信，一定會(huì)經(jīng)過類似的流程：

1、 線程1將自己工作內(nèi)存中的X更新為1并刷新到主內(nèi)存中；

2、 線程2從主內(nèi)存讀取變量X=1，更新到自己的工作內(nèi)存中，從而線程2讀取的X就是線程1更新后的值。

從上面的流程看出線程之間的通信都需要經(jīng)過主內(nèi)存，而主內(nèi)存與工作內(nèi)存的交互，則需要Java內(nèi)存模型（JMM）來管理器。下圖演示了JMM如何管理主內(nèi)存和工作內(nèi)存：

當(dāng)線程1需要將一個(gè)更新后的變量值刷新到主內(nèi)存中時(shí)，需要經(jīng)過兩個(gè)步驟：

1、 工作內(nèi)存執(zhí)行store操作；

2、 主內(nèi)存執(zhí)行write操作；

完成這兩步即可將工作內(nèi)存中的變量值刷新到主內(nèi)存，即線程1工作內(nèi)存和主內(nèi)存的變量值保持一致；

當(dāng)線程2需要從主內(nèi)存中讀取變量的最新值時(shí)，同樣需要經(jīng)過兩個(gè)步驟：

1、主內(nèi)存執(zhí)行read操作，將變量值從主內(nèi)存中讀取出來；

2、工作內(nèi)存執(zhí)行l(wèi)oad操作，將讀取出來的變量值更新到本地內(nèi)存的副本；

完成這兩步，線程2的變量和主內(nèi)存的變量值就保持一致了。

可見性

    Java中有一個(gè)關(guān)鍵字volatile，它有什么用呢？這個(gè)答案其實(shí)就在上述java線程間通信機(jī)制中，我們想象一下，由于工作內(nèi)存這個(gè)中間層的出現(xiàn)，線程1和線程2必然存在延遲的問題，例如線程1在工作內(nèi)存中更新了變量，但還沒刷新到主內(nèi)存，而此時(shí)線程2獲取到的變量值就是未更新的變量值，又或者線程1成功將變量更新到主內(nèi)存，但線程2依然使用自己工作內(nèi)存中的變量值，同樣會(huì)出問題。不管出現(xiàn)哪種情況都可能導(dǎo)致線程間的通信不能達(dá)到預(yù)期的目的。例如以下例子：

//線程1 boolean stop = false; while(!stop){ doSomething(); } //線程2

stop

= true;

這個(gè)經(jīng)典的例子表示線程2通過修改stop的值，控制線程1中斷，但在真實(shí)環(huán)境中可能會(huì)出現(xiàn)意想不到的結(jié)果，線程2在執(zhí)行之后，線程1并沒有立刻中斷甚至一直不會(huì)中斷。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因就是線程2對(duì)線程1的變量更新無法第一時(shí)間獲取到。

但這一切等到Volatile出現(xiàn)后，再也不是問題，Volatile保證兩件事：

1、 線程1工作內(nèi)存中的變量更新會(huì)強(qiáng)制立即寫入到主內(nèi)存；

2、 線程2工作內(nèi)存中的變量會(huì)強(qiáng)制立即失效，這使得線程2必須去主內(nèi)存中獲取最新的變量值。

所以這就理解了Volatile保證了變量的可見性，因?yàn)榫€程1對(duì)變量的修改能第一時(shí)間讓線程2可見。

指令重排序

關(guān)于指令排序我們先看一段代碼：

int a = 0;?boolean flag = false;

//線程1

public void writer() {

a = 1;

flag = true;

}

//線程2

public void reader() {

if (flag) {

int i= a+1;

...... }

}

線程1依次執(zhí)行a=1,flag=true；線程2判斷到flag==true后，設(shè)置i=a+1，根據(jù)代碼語義，我們可能會(huì)推斷此時(shí)i的值等于2，因?yàn)榫€程2在判斷flag==true時(shí)，線程1已經(jīng)執(zhí)行了a=1；所以i的值等于a+1=1+1=2；但真實(shí)情況卻不一定如此，引起這個(gè)問題的原因是線程1內(nèi)部的兩條語句a=1；flag=true；可能被重新排序執(zhí)行，如圖：

這就是指令重排序的簡(jiǎn)單演示，兩個(gè)賦值語句盡管他們的代碼順序是一前一后，但真正執(zhí)行時(shí)卻不一定按照代碼順序執(zhí)行。你可能會(huì)說，有這個(gè)指令重排序那不是亂套了嗎？我寫的程序都不按我的代碼流程走，這怎么玩？這個(gè)你可以放心，你的程序不會(huì)亂套，因?yàn)閖ava和CPU、內(nèi)存之間都有一套嚴(yán)格的指令重排序規(guī)則，哪些可以重排，哪些不能重排都有規(guī)矩的。下列流程演示了一個(gè)java程序從編譯到執(zhí)行會(huì)經(jīng)歷哪些重排序：

在這個(gè)流程中第一步屬于編譯器重排查，編譯器重排序會(huì)按JMM的規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行，換言之編譯器重排序一般不會(huì)對(duì)程序的正確邏輯造成影響。第二、三步屬于處理器重排序，處理器重排序JMM就不好管了，怎么辦呢？它會(huì)要求java編譯器在生成指令時(shí)加入內(nèi)存屏障，內(nèi)存屏障是什么？你可以理解為一個(gè)不透風(fēng)的保護(hù)罩，把不能重排序的java指令保護(hù)起來，那么處理器在遇到內(nèi)存屏障保護(hù)的指令時(shí)就不會(huì)對(duì)它進(jìn)行重排序了。關(guān)于在哪些地方該加入內(nèi)存屏障，內(nèi)存屏障有哪些種類，各有什么作用，這些知識(shí)點(diǎn)這里就不再闡述了。可以參考JVM規(guī)范相關(guān)資料。

下面介紹一下在同一個(gè)線程中，不會(huì)被重排序的邏輯：

這三種情況中，任意改變一個(gè)代碼的順序，結(jié)果都會(huì)大不相同，對(duì)于這樣的邏輯代碼，是不會(huì)被重排序的。注意這是指單線程中不會(huì)被重排序，如果在多線程環(huán)境下，還是會(huì)產(chǎn)生邏輯問題，例如我們一開始舉的例子。

到此，相信大家對(duì)“JVM內(nèi)存模型、可見性、指令重排序”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

文章標(biāo)題：JVM內(nèi)存模型、可見性、指令重排序
URL標(biāo)題：http://jinyejixie.com/article8/psicip.html

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