Java 内存模型:看 Java 如何解决可见性和有序性问题
什么是 Java 内存模型?
- 导致可见性的原因是缓存,导致有序性的原因是编译优化,那解决可见性、有序性最直接的办法就是禁用缓存和编译优化,但是这样问题虽然解决了,我们程序的性能可就堪忧了。
- 合理的方案应该是按需禁用缓存以及编译优化。
- Java 内存模型规范了 JVM 如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。
- 具体来说,这些方法包括 volatile、synchronized 和 final 三个关键字,以及六项 HappensBefore 规则。
Happens-Before 规则
- Happens-Before 并不是说前面一个操作发生在后续操作的前面,它真正要表达的是:前面一个操作的结果对后续操作是可见的。
程序的顺序性规则
- 这条规则是指在一个线程中,按照程序顺序,前面的操作 Happens-Before 于后续的任意操作。
volatile 变量规则
- 这条规则是指对一个 volatile 变量的写操作,Happens-Before 于后续对这个 volatile 变量的读操作。
传递性
- 这条规则是指如果 A Happens-Before B,且 B Happens-Before C,那么 A HappensBefore C。
管程中锁的规则
- 这条规则是指对一个锁的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁的加锁。
- 管程是一种通用的同步原语,在 Java 中指的就是 synchronized,synchronized 是 Java 里对管程的实现。
线程 start() 规则
- 这条是关于线程启动的。
- 它是指主线程 A 启动子线程 B 后,子线程 B 能够看到主线程在启动子线程 B 前的操作。
线程 join() 规则
- 这条是关于线程等待的。
- 它是指主线程 A 等待子线程 B 完成(主线程 A 通过调用子线程 B 的 join() 方法实现),当子线程 B 完成后(主线程 A 中 join() 方法返回),主线程能够看到子线程的操作。
- 当然所谓的“看到”,指的是对共享变量的操作。
- 如果在线程 A 中,调用线程 B 的 join() 并成功返回,那么线程 B 中的任意操作 Happens-Before 于该 join() 操作的返回。
被我们忽视的 final
- final 修饰变量时,初衷是告诉编译器:这个变量生而不变,可以可劲儿优化。