Java内存模型(Java Memory Model,简称JMM)是一种抽象的概念,用于定义Java程序中多线程并发访问共享内存时的内存可见性、有序性和操作同步等行为。JMM规定了在多线程环境下,如何确保不同线程之间对共享变量的操作不会导致数据不一致性和意外的结果。
以下是Java内存模型的主要概念和规则:
- 主内存(Main Memory): 主内存是所有线程共享的内存区域,用于存储共享变量。所有线程都可以访问主内存中的共享变量。
- 工作内存(Working Memory): 每个线程都有自己的工作内存,用于存储该线程需要操作的变量的拷贝。工作内存中的变量只能被拥有该工作内存的线程访问和修改。
- 内存可见性(Visibility): JMM确保当一个线程修改了共享变量的值后,其他线程能够立即看到这个修改。这是通过使用volatile关键字、synchronized关键字、锁、和一些原子操作来实现的。
- 内存间交互操作:线程通过读取和写入操作与主内存进行交互。读操作将数据从主内存复制到工作内存,写操作将修改后的数据刷新到主内存。
- 有序性(Ordering):JMM 保证程序的执行顺序按照一定的规则进行,不会出现随机的重排序现象。这包括了编译器重排序、处理器重排序和内存重排序等。
- 指令重排序(Instruction Reordering): 为了提高程序性能,Java编译器和处理器可能会对指令进行重排序,但要求保持单线程语义不变。JMM通过禁止某些类型的重排序来确保多线程环境下的一致性。
- 原子性(Atomicity): JMM允许程序使用synchronized关键字或原子操作来保证某些操作的原子性。原子操作是不可分割的,要么全部执行成功,要么全部不执行。
- volatile关键字: volatile关键字用于声明一个变量是volatile的,这意味着读写该变量时将直接操作主内存而不是工作内存,同时禁止了重排序。这可以用于确保变量的可见性。
- synchronized关键字: synchronized关键字用于创建互斥锁,确保同一时间只有一个线程可以进入临界区,防止多线程并发访问共享资源。
Java内存模型是多线程编程的基础,它提供了一套规则和机制,确保了在多线程环境下的程序正确性和可预测性。我们可以使用这些概念和关键字来编写线程安全的Java程序,避免常见的并发问题,如竞态条件和数据不一致性。