FAQ-JMM

JMM Java 内存模型

• 定义程序中各个变量的访问规则，即变量是如何存入内存、如何从内存取出的；

  变量包括：实例字段、静态字段、构成数组对象的元素，但不包括线程私有的局部变量和方法参数(不会被共享，也就不存在竞争问题)

• 工作内存与主内存

  • 所有的变量都存在主内存中
  • 每条线程有自己独立的、相互隔离的工作内存，保存了被该线程使用的变量的主内存副本拷贝；线程对变量的所有操作都必须在工作内存进行，不能直接读写主内存的变量
  • 线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成

• 内存间交互操作

  
  
  • 操作规则：
    • 不允许 read 和 load、 store 和 write 操作之一单独出现；从主内存读取的变量必须要装载到工作内存、工作内存发起存储的变量必须要写入主内存
    • 不允许一个线程丢弃最近的 assign 操作；变量改变了必须同步到主内存
    • 不允许一个线程在未发生任何 assign 操作时，把数据从线程的工作内存同步到主内存
    • 新变量只能在主内存中产生，不允许在工作内存中直接使用一个未 load 或 assign 的变量
    • 一个变量同一时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作
    • 对一个变量执行 lock 操作，会清空工作内存中此变量的值；使用这个变量前，需重新 load 或 assign 初始化变量的值
    • 变量没有 lock 则不允许 unlock
    • 对一个变量执行 unlock 操作前，必须先把次变量同步回主内存( store 和 write 操作)
  • volatile 变量的特殊规则
    • 对所有线程的可见性
      • 对 volatile 变量所有的写操作都能立即反应到其他线程之中（每次使用之前都要先刷新）
    • 线程内有序性，禁止指令重排序
      • 线程内表现为串行的语义 (Within-Thread As-If-Serial Semantics)
      • 在本地代码中插入许多内存屏障指令来保证处理器不发生乱序执行
    • 只有原子操作才是并发安全的
      • i++; 典型场景
  • long 和 double 型变量的特殊规则
    • 运行虚拟机将没有被 volatile 修饰的 64 位数据的读写操作划分为两次 32 位的操作来进行；非原子性协定(Nonatomic Treatment of double and long Variables)
    • 多线程可能会出现半个变量的情况(非常罕见)
    • 实际开发中多数虚拟机都把 64 位数据的读写操作作为原子操作对待

参考

• wiki
• specs
• 深入理解 Java 虚拟机 第 12 章 Java 内存模型与线程